WO2019150694A1 - 電力変換装置および電力変換方法 - Google Patents

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WO2019150694A1 PCT/JP2018/041576 JP2018041576W WO2019150694A1 WO 2019150694 A1 WO2019150694 A1 WO 2019150694A1 JP 2018041576 W JP2018041576 W JP 2018041576W WO 2019150694 A1 WO2019150694 A1 WO 2019150694A1
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一磨 大橋
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • H02M1/0025—Arrangements for modifying reference values, feedback values or error values in the control loop of a converter

Definitions

  • the present disclosure relates to a power conversion device and a power conversion method for converting an AC voltage into a DC voltage, and in particular, a power conversion device and a power conversion method for adjusting a control for a zero cross of an input current and improving a power factor. is connected with.
  • current harmonics regulations are also provided for independent power sources such as aircraft and ships, but the frequency is very high at 400 Hz (360 Hz to 800 Hz) compared with the commercial power source input frequency of 50/60 Hz.
  • the current harmonic regulation standard is very strict as represented by DO-160.
  • FIG. 1A and 1B are diagrams showing examples of power conversion devices 10A and 10B using a power factor improvement circuit having a bridgeless configuration
  • FIG. 2 is a diagram showing examples of input current waveforms. Since the signal detected by the input voltage detection circuit 103 includes a circuit delay with respect to the actual input AC voltage, the control circuits 15A and 15B control the PWM (Pulse Width Modulation) signal (control) based on the zero cross of the signal. Signal), the calculated PWM signal is also delayed. For this reason, the output of the PWM signal is delayed with respect to the input AC voltage, causing distortion in the input current waveform.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • Patent Document 1 discloses a DC power supply device that can reduce harmonic components of input current and optimally improve the power factor.
  • the DC power supply device closes the switch means after a first delay time set in advance from the passage time, and the second delay time set in advance from the passage time.
  • the switch means is later opened. Thereby, the harmonic component of the input current can be reduced.
  • Patent Document 1 improves the current harmonics by adding switch control for a certain period of time based on the zero crossing of the voltage detected by the input current detection circuit. It is not a correction.
  • the present disclosure has been made in order to solve the above-described problem, and provides a power conversion device and a power conversion method capable of reducing input current harmonics by correcting the delay of an input AC voltage and a PWM signal.
  • the purpose is to provide.
  • the power conversion device includes a voltage conversion circuit that converts an input AC voltage into a DC voltage by PWM control and outputs the voltage, and an input voltage that detects the AC voltage input to the voltage conversion circuit and outputs a detection signal.
  • a detection circuit, an input current detection circuit that detects an alternating current input to the voltage conversion circuit and outputs a detection signal, and an output voltage detection circuit that detects a direct current voltage output from the voltage conversion circuit and outputs a detection signal Based on the detection signal from the input voltage detection circuit, the detection signal from the input current detection circuit, and the detection signal from the output voltage detection circuit, the phase of the PWM signal for PWM control is corrected and output to the voltage conversion circuit A control circuit.
  • the power conversion method includes a first step of detecting an AC voltage input to the voltage conversion circuit and outputting a detection signal, and detecting an AC current input to the voltage conversion circuit and outputting a detection signal.
  • a second step a third step for converting the input AC voltage into a DC voltage by PWM control and outputting the DC voltage, and a fourth step for detecting the DC voltage output in the third step and outputting a detection signal.
  • the phase of the PWM signal for PWM control is corrected based on the step, the detection signal output in the first step, the detection signal output in the second step, and the detection signal output in the fourth step.
  • a fifth step of outputting to the voltage conversion circuit is corrected based on the step, the detection signal output in the first step, the detection signal output in the second step, and the detection signal output in the fourth step.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a power conversion device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating delay of an output signal of the input voltage detection circuit in the first embodiment.
  • the block diagram which shows the structure of the power converter device which added the rectifier circuit in Embodiment 1
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a power conversion device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating delay of an output signal of the input voltage detection circuit in the first embodiment.
  • the block diagram which shows the structure of the power converter device which added the rectifier circuit in Embodiment 1
  • FIG. 6 of Embodiment 1 The figure which shows the current waveform (no correction
  • FIG. 6 of Embodiment 1. Block diagram showing a configuration of a power conversion device according to a second embodiment The figure which shows the input electric current waveform at the time of correct
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the power conversion apparatus 100.
  • the power conversion apparatus 100 includes a voltage conversion circuit 101, an input current detection circuit 102, an input voltage detection circuit 103, an output voltage detection circuit 104, and a control circuit 105.
  • the power conversion device 100 is connected to an external AC power supply 110 and a connection load (load connection unit) 120.
  • the external AC power supply 110 is a power supply installed in an aircraft and having an output frequency of 400 Hz to 800 Hz, for example, and is connected to the voltage conversion circuit 101, the input current detection circuit 102, and the input voltage detection circuit 103.
  • the external AC power supply 110 supplies an AC voltage to the voltage conversion circuit 101.
  • connection load 120 is connected to the voltage conversion circuit 101 and the output voltage detection circuit 104.
  • the connection load 120 supplies and supplies the DC voltage output from the voltage conversion circuit 101.
  • the connection load 120 is, for example, an electronic device that can operate with a DC voltage. Further, it may be a subsequent circuit constituting the power conversion circuit.
  • the voltage conversion circuit 101 is connected to an external AC power supply 110, an input current detection circuit 102, an input voltage detection circuit 103, an output voltage detection circuit 104, a control circuit 105, and a connection load 120.
  • the voltage conversion circuit 101 converts the AC voltage input from the external AC power supply 110 into a DC voltage using the PWM signal output from the control circuit 105 and supplies the DC voltage to the connection load 120.
  • the voltage conversion circuit 101 is, for example, a voltage conversion circuit 101A of a bridgeless configuration semi-bridgeless power factor correction circuit shown in FIG. 1A or a voltage conversion circuit 101B of a bridgeless configuration totem pole power factor improvement circuit shown in FIG. 1B. Composed.
  • the voltage conversion circuit 101A includes inductors L1 and L2, MOSFET (metal oxide field effect transistor) switching elements Q1 and Q2, and diodes D1 and D2.
  • the voltage conversion circuit 101B includes an inductor L1 and MOSFET switching elements Q1 and Q2. Q2 and diodes D1 and D2.
  • the diodes D1 and D2 can be replaced with MOSFET switching elements, and the control circuit 105 may perform on-off control.
  • the input current detection circuit 102 is connected between the external AC power supply 110 and the voltage conversion circuit 101.
  • the input current detection circuit 102 detects an alternating current input from the external AC power supply 110 to the voltage conversion circuit 101, converts it to a voltage value according to the detected current value, and outputs a detection signal to the control circuit 105.
  • the input current detection circuit 102 is, for example, a circuit that outputs a voltage value applied to both ends of a resistor inserted between the external AC power supply 110 and the voltage conversion circuit 101 with a gain amplifier.
  • a current sensor using a transformer or a Hall effect may be used.
  • the input voltage detection circuit 103 is connected between the external AC power supply 110 and the voltage conversion circuit 101.
  • the input voltage detection circuit 103 outputs a detection signal obtained by converting an AC voltage input from the external AC power supply 110 to the voltage conversion circuit 101 into a voltage value that can be input to the control circuit 105 to the control circuit 105.
  • the input voltage detection circuit 103 is, for example, a circuit that outputs a voltage divided by a resistor using a gain amplifier. A transformer may be used in addition to the resistor.
  • the input voltage detection circuit 103 shown in FIG. 3 has two inputs for differential input, but may be a single-phase input.
  • the output voltage detection circuit 104 is connected between the voltage conversion circuit 101 and the connection load 120.
  • the output voltage detection circuit 104 outputs to the control circuit 105 a detection signal obtained by converting the DC voltage output from the voltage conversion circuit 101 into a voltage value that can be input to the control circuit 105.
  • the output voltage detection circuit 104 is, for example, a circuit that outputs a voltage divided by a resistor using a gain amplifier.
  • the control circuit 105 is connected to the input current detection circuit 102, the input voltage detection circuit 103, the output voltage detection circuit 104, and the voltage conversion circuit 101.
  • the control circuit 105 generates a PWM signal for controlling the voltage conversion circuit 101 based on the detection signals output from the input current detection circuit 102, the input voltage detection circuit 103, and the output voltage detection circuit 104.
  • control circuit 105 monitors the voltage value (output voltage) of the detection signal output from the input voltage detection circuit 103, and starts outputting the PWM signal at the timing when it is detected that the output voltage crosses the threshold value. To do.
  • phase difference between the PWM signals from the external AC power supply 110 and the control circuit 105 is ideally zero. It can be close to the ideal input current waveform.
  • control circuit 105 does not limit the threshold value set for the output voltage from the input voltage detection circuit 103 to determine the output timing of the PWM signal to zero.
  • the phase delay of the PWM signal with respect to the voltage is corrected.
  • FIG. 4 is a diagram showing an input current waveform when the delay is corrected.
  • the control circuit 105 monitors the output voltage from the input voltage detection circuit 103 and detects the slope, thereby providing two values, a positive threshold value and a negative threshold value. Further, when calculating the PWM signal, the control circuit 105 calculates the PWM signal using the corrected threshold value with respect to the output voltage from the input voltage detection circuit 103.
  • the delay of the PWM signal with respect to the zero crossing of the AC voltage input to the voltage conversion circuit 101 can be corrected, and the current harmonic characteristics of the AC current input to the voltage conversion circuit 101 can be improved.
  • the threshold value may be set in the control circuit 105 in advance, or may be reset based on the output voltage value from the input voltage detection circuit 103.
  • the power conversion device 100 shown in FIG. 3 detects an AC voltage input from the external AC power supply 110 to the voltage conversion circuit 101 by the input voltage detection circuit 103, detects an input AC current by the input current detection circuit 102, The output voltage detection circuit 104 detects the DC voltage output from the voltage conversion circuit 101 to the connection load 120.
  • the control circuit 105 outputs a PWM signal for controlling the voltage conversion circuit 101 using detection signals (output voltages) output from the input current detection circuit 102, the input voltage detection circuit 103, and the output voltage detection circuit 104.
  • the control circuits 15A and 15B are separated from the input current detection circuit 102, the input voltage detection circuit 103, and the output voltage detection circuit 104.
  • a PWM signal is calculated based on the output voltage output, and the PWM signal is output to the switching elements Q1 and Q2.
  • the output of the PWM signal to the switching elements Q1 and Q2 to which switching element the PWM signal is output is determined based on the condition of the output voltage from the input voltage detection circuit 103. For example, this condition is positive / negative information of the output voltage.
  • the timing of switching the output of the PWM signal to the switching elements Q1 and Q2 is performed when the output voltage from the input voltage detection circuit 103 is read by the control circuits 15A and 15B and the output voltage is zero-crossed.
  • the control circuits 15A and 15B output the PWM signal 2 to the switching element Q2, and the output voltage becomes negative (zero crossed).
  • control circuit 105 corrects the phase delay generated in the input voltage detection circuit 103 and other circuits in this embodiment.
  • the conventional PWM signal output timing is determined based on the zero crossing of the output voltage from the input voltage detection circuit 103.
  • the threshold applied to the output voltage from the input voltage detection circuit 103 for determining the output timing of the PWM signal is not limited to zero.
  • the control circuits 15A and 15B perform PWM to the switching elements Q1 and Q2 under the positive and negative conditions of the output voltage from the input voltage detection circuit 103. Switch signals.
  • the control circuit 105 has 2 when the output voltage is positive and when the output voltage is negative. Two thresholds need to be set.
  • FIG. 5 shows a positive half-cycle waveform of the input voltage to the input voltage detection circuit 103, that is, the AC voltage input from the external AC power supply 110 to the voltage conversion circuit 101.
  • the waveform of the output voltage from the input voltage detection circuit 103 is superimposed.
  • the threshold value when the slope of the output voltage is positive (+) is changed from zero to a negative value (threshold value 2) as shown in FIG.
  • the threshold value when the slope is negative (-) is changed from zero to a positive value (threshold value 1).
  • the output voltage from the input voltage detection circuit 103 crosses the positive threshold 1 twice in the positive half cycle and the negative threshold 2 twice in the negative half cycle, but controls the output voltage.
  • a threshold value corresponding to the zero cross of the input voltage can be set from the two crosses.
  • the delay time generated in the input voltage detection circuit 103 and other circuits can be corrected. Since this delay time is a fixed time depending on the circuit configuration, the delay can be corrected by setting a threshold value in advance in the control circuit 105.
  • the control circuit 105 calculates a PWM signal using detection signals (output voltages) output from the input current detection circuit 102, the input voltage detection circuit 103, and the output voltage detection circuit 104.
  • the output voltage from the input voltage detection circuit 103 is delayed with respect to the AC voltage input from the external AC power supply 110 to the voltage conversion circuit 101, and differs as information indicating the voltage value of the AC current. Therefore, the control circuit 105 corrects the output voltage according to the set threshold value or delay time and calculates the PWM signal.
  • the present invention can also be implemented as a power conversion device 100C having a configuration in which a rectifier circuit 150 is provided between the external AC power supply 110 and the voltage conversion circuit 101C.
  • the rectifier circuit 150 is, for example, a diode bridge.
  • the voltage conversion circuit 101C includes an inductor L1, a MOSFET switching element Q1, and a diode D1.
  • the AC voltage input to the voltage conversion circuit 101C and the output voltage output from the input voltage detection circuit 103 are rectified by the rectifier circuit 150 to obtain a negative voltage value. Therefore, the threshold value is a positive value, and the slope at that time is a negative (-) value.
  • the power conversion device 100 includes an input terminal connected to the external AC power supply 110, an output terminal connected to the connection load 120, an input current detection circuit 102 that detects an AC current input from the input terminal, and an input terminal.
  • An input voltage detection circuit 103 that detects an input AC voltage
  • a voltage conversion circuit 101 that converts an AC voltage input from an input terminal into a DC voltage, and outputs the DC voltage, and a DC voltage output from the voltage conversion circuit
  • a PWM signal is generated based on detection signals output from the output voltage detection circuit 104, the input current detection circuit 102, the input voltage detection circuit 103, and the output voltage detection circuit 104, and the phase of the PWM signal is corrected.
  • a control circuit 105 for outputting.
  • the voltage conversion circuit has a configuration for converting an output DC voltage by PWM control using a PWM signal.
  • the delay time of the phase of the PWM signal input to the voltage conversion circuit 101 with respect to the AC voltage input to the voltage conversion circuit 101 can be corrected, and current harmonics can be improved.
  • the control circuit 105 corrects the phase delay of the PWM signal with respect to the AC voltage input to the voltage conversion circuit 101 by not limiting the threshold value of the output voltage from the input voltage detection circuit 103 to zero.
  • the control circuit 205 of the power conversion device 200 considers the delay of the PWM signal, refers to the output voltage from the input voltage detection circuit 103, and performs zero-crossing of the AC voltage input to the voltage conversion circuit 101.
  • a PWM signal is output at the timing.
  • control circuit 205 is connected to the input current detection circuit 102, the input voltage detection circuit 103, the output voltage detection circuit 104, and the voltage conversion circuit 101.
  • control circuit 205 includes an internal memory 130.
  • the internal memory 130 holds information for a certain period of the waveform of the output voltage from the input voltage detection circuit 103.
  • the control circuit 205 outputs the output voltage (detection signal) output from the input voltage detection circuit 103 and the input current detection circuit 102 before a period obtained by adding a certain time corresponding to the delay to one cycle held in the internal memory 130. Based on the output voltage (detection signal) output from the output voltage detection circuit 104, a PWM signal for controlling the voltage conversion circuit 101 is generated. At this time, the output voltages from the input current detection circuit 102 and the output voltage detection circuit 104 are real-time detection signals.
  • FIG. 11 is a diagram showing an input alternating current waveform when the phase delay of the PWM signal is corrected.
  • the control circuit 205 monitors the output voltage from the input voltage detection circuit 103, and the voltage signal from the input voltage detection circuit 103 before a period obtained by adding a certain time corresponding to the delay to one cycle held in the internal memory 130. By using this, the delay time is corrected, and the output of the PWM signal can be started at the timing when the AC voltage input to the voltage conversion circuit 101 crosses zero.
  • the fixed time corresponding to the delay may be set in the control circuit 205 in advance, or the actual delay is detected by the phase detection circuit 106 or the like, and the control circuit 205 re-appears based on the phase information. It may be set.
  • FIG. 12 shows a power conversion device 210 that further uses the phase detection circuit 106.
  • the phase detection circuit 106 is connected to the input and output of the input voltage detection circuit 103.
  • the phase detection circuit 106 is connected to the control circuit 205, detects a signal delay in the input voltage detection circuit 103, and transmits the signal delay information to the control circuit 205. Based on this signal delay information, the control circuit 205 outputs a PWM signal at the zero-cross timing of the AC voltage input to the voltage conversion circuit 101.
  • the phase detection circuit 106 is a phase comparator using a comparator, for example.
  • the phase detection circuit 106 is connected to the input and output of the input voltage detection circuit 103 and the phase delay time in the input voltage detection circuit 103 is detected.
  • the phase detection circuit 106 is connected to the input and output of the control circuit 205.
  • the delay time in the control circuit 205 may be detected or connected to the input of the input voltage detection circuit 103 and the output of the control circuit 205, and the delay time in both the input voltage detection circuit 103 and the control circuit 105 is detected. It may be detected.
  • the operation of the power conversion devices 200 and 210 configured as described above will be described below.
  • the power conversion device 200 shown in FIG. 10 detects an AC voltage input from the external AC power supply 110 to the voltage conversion circuit 101 by the input voltage detection circuit 103, detects an input AC current by the input current detection circuit 102, and converts the voltage.
  • the DC voltage output from the circuit 101 to the connection load 120 is detected by the output voltage detection circuit 104.
  • the control circuit 205 includes an internal memory 130 and holds information of a detection signal (output voltage) output from the input voltage detection circuit 103 for a certain period.
  • the control circuit 205 uses the input current detection circuit 102, the detection signal (output voltage) output from the output voltage detection circuit 104, and the output voltage from the input voltage detection circuit 103 held in the internal memory 130 to use the voltage conversion circuit.
  • a PWM signal for controlling is output.
  • the PWM signal is output based on the output voltage from the input voltage detection circuit 103.
  • the input voltage detection is performed.
  • the delay time caused by the circuit 103 and other circuits causes distortion in the alternating current input to the voltage conversion circuit 101.
  • the delay time is corrected by not limiting the threshold for the output voltage from the input voltage detection circuit 103 for determining the timing for switching the PWM signal to zero, but in the second embodiment, The delay time is corrected using the output voltage from the input voltage detection circuit 103 held in the internal memory 130 before a certain period.
  • FIG. 11 shows the concept of delay time correction in the second embodiment.
  • the voltage value indicated by the detection signal of the input voltage detection circuit 103 matches the voltage value one cycle before.
  • the voltage value before the delay time generated between the AC voltage from the external AC power supply 110 input to the voltage conversion circuit 101 and the output voltage from the input voltage detection circuit 103 it is stored in the internal memory 130. What is necessary is just to refer to the voltage value before the period obtained by adding the delay time to one cycle.
  • a voltage value before the period obtained by adding a delay time to this one cycle is used, and real-time values of output voltages from the input current detection circuit 102 and the output voltage detection circuit 104 are referred to.
  • the current harmonic characteristics can be improved.
  • phase detection circuit 106 as in the power conversion device 210 shown in FIG. 12, between the AC voltage from the external AC power supply 110 input to the voltage conversion circuit 101 and the output voltage from the input voltage detection circuit 103. It is also possible to detect from the internal memory 130 the voltage value of a period before the delay time is added to the one cycle detected by detecting the delay time occurring in the control circuit 205.
  • the power conversion device 200 includes an input terminal connected to the external AC power supply 110, an output terminal connected to the connection load 120, an input current detection circuit 102 that detects an AC current input from the input terminal, and an input terminal.
  • An input voltage detection circuit 103 that detects an input AC voltage
  • a voltage conversion circuit 101 that converts an AC voltage input from an input terminal into a DC voltage, and outputs the DC voltage, and a DC voltage output from the voltage conversion circuit
  • Output voltage detection circuit 104 and control circuit 205 are provided.
  • the control circuit 205 generates a PWM signal based on the output voltages from the input current detection circuit 102, the input voltage detection circuit 103, and the output voltage detection circuit 104, corrects the phase of the PWM signal, and outputs the PWM signal.
  • the voltage conversion circuit 101 converts an AC voltage into a DC voltage by PWM control using a PWM signal.
  • the control circuit 205 has an internal memory 130 and temporarily holds a detection signal indicating the AC voltage detected by the input voltage detection circuit 103
  • the control circuit 205 calculates the PWM signal by using the output voltage from the input voltage detection circuit 103 before a period obtained by adding a certain time corresponding to the delay in one cycle, and thereby the AC input to the voltage conversion circuit 101. The delay time of the PWM signal input to the voltage conversion circuit 101 with respect to the voltage is corrected.
  • the power conversion device 210 detects a phase difference between the AC voltage input to the input voltage detection circuit 103 and the output voltage from the input voltage detection circuit 103. Is provided.
  • the control circuit 205 sets a delay time based on the phase difference detected by the phase detection circuit 106, and outputs a PWM signal using the output voltage from the input voltage detection circuit 103 before the period obtained by adding the delay time to one cycle. By calculating, the phase of the PWM signal is corrected. Thereby, power converters 200 and 210 can improve current harmonics.
  • Embodiments 1 and 2 have been described as examples of the technology disclosed in the present application. However, the technology in the present disclosure is not limited to this, and can also be applied to embodiments in which changes, replacements, additions, omissions, and the like are performed. In addition, it is possible to combine the components described in the first and second embodiments to form a new embodiment. Therefore, other embodiments will be exemplified below.
  • the delay time in the input voltage detection circuit 103 has been described. However, the delay of a plurality of circuits connected to the input voltage detection circuit 103 may be corrected. Further, the same correction may be performed for the delay generated in the input current detection circuit 102 and the output voltage detection circuit 104.
  • no additional circuit is included between the external AC power supply 110 and the voltage conversion circuit 101 other than the rectifier circuit 150 shown in FIG. 6, but a circuit such as a filter circuit may be added. .
  • Embodiments 1 and 2 have been described assuming that the amplitude of the external AC voltage is constant.
  • the control circuit may detect the amplitude of the external AC voltage and correct the threshold value or delay time according to the amplitude. Moreover, when a voltage different from the periodic voltage is input transiently, the voltage value to be referred to and the time can be reviewed.
  • Embodiments 1 and 2 have been described assuming that the frequency of the external AC voltage is constant.
  • a frequency detection circuit may be added, or the frequency may be detected by a control circuit, and the threshold value or delay time may be corrected according to the frequency.
  • phase detection circuit 106 detects the delay.
  • Another circuit that detects the delay is not limited to the phase.
  • the present disclosure is applicable to a voltage conversion circuit having a power factor correction circuit. Specifically, it is useful for electronic devices used in ships, aircrafts, and the like with high input frequencies, and commercial devices that require medium and large power such as servers, TVs, and OA devices.

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Abstract

電力変換装置は、入力される交流電圧をＰＷＭ制御により直流電圧に変換して出力する電圧変換回路と、電圧変換回路に入力される交流電圧を検出し、検出信号を出力する入力電圧検出回路と、電圧変換回路に入力される交流電流を検出し、検出信号を出力する入力電流検出回路と、電圧変換回路から出力される直流電圧を検出し、検出信号を出力する出力電圧検出回路と、入力電圧検出回路からの検出信号、入力電流検出回路からの検出信号および出力電圧検出回路からの検出信号に基づいて、ＰＷＭ制御のためのＰＷＭ信号の位相を補正して電圧変換回路に出力する制御回路と、を備える。

Description

電力変換装置および電力変換方法
　本開示は、交流電圧を直流電圧に変換する電力変換装置および電力変換方法に関し、特に、入力電流のゼロクロスに対する制御を調整し、力率を改善することを目的とした電力変換装置および電力変換方法に関連する。
　商用電源などの交流電源に接続される電子機器は、電源全体の影響を考慮し、電流高調波規制に対応することが求められており、交流電圧から直流電圧への電圧変換回路には、力率改善回路を使うことが一般的になっている。
　また、航空機や船舶などの独立した電源においても同様、電流高調波規制が設けられているが、商用電源の入力周波数５０／６０Ｈｚに対し、４００Ｈｚ（３６０Ｈｚ～８００Ｈｚ）と非常に周波数が高く、調整が難しい上、電流高調波規制の規格がＤＯ‐１６０に代表されるように非常に厳しくなっている。
　図１Ａおよび図１Ｂはブリッジレス構成の力率改善回路による電力変換装置１０Ａ，１０Ｂの例を示す図、図２は入力電流波形の例を示す図である。実際の入力交流電圧に対して、入力電圧検出回路１０３で検出される信号に回路遅延が含まれるため、その信号のゼロクロスをもとに制御回路１５Ａ，１５ＢがＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号（制御信号）を算出すると、算出されるＰＷＭ信号にも遅延が生じる。そのため、入力交流電圧に対して、ＰＷＭ信号の出力が遅れ、入力電流波形に歪を生じさせる原因となっている。
　特許文献１は、入力電流の高調波成分を低減し、力率を最適に改善することができる直流電源装置を開示する。この直流電源装置は、交流電源の交流電圧がゼロクロスすると、その通過時点から予め設定された第１の遅延時間後にスイッチ手段を閉動作させるとともに、その通過時点から予め設定された第２の遅延時間後にスイッチ手段を開動作させるようにしたものである。これにより、入力電流の高調波成分を低減することができる。
特開平７－００７９４６号公報
　しかしながら、特許文献１に開示の技術は、入力電流検出回路により検出された電圧のゼロクロスを基準として、一定時間スイッチの制御を追加し、電流高調波を改善するものであるが、前述の遅延を補正するものではない。
　本開示は、上記の課題を解決するためになされたもので、入力交流電圧と、ＰＷＭ信号の遅延を補正することにより、入力電流高調波を低減することのできる電力変換装置および電力変換方法を提供することを目的とする。
　本開示における電力変換装置は、入力される交流電圧をＰＷＭ制御により直流電圧に変換して出力する電圧変換回路と、電圧変換回路に入力される交流電圧を検出し、検出信号を出力する入力電圧検出回路と、電圧変換回路に入力される交流電流を検出し、検出信号を出力する入力電流検出回路と、電圧変換回路から出力される直流電圧を検出し、検出信号を出力する出力電圧検出回路と、入力電圧検出回路からの検出信号、入力電流検出回路からの検出信号および出力電圧検出回路からの検出信号に基づいて、ＰＷＭ制御のためのＰＷＭ信号の位相を補正して電圧変換回路に出力する制御回路と、を備える。
　本開示における電力変換方法は、電圧変換回路に入力される交流電圧を検出し、検出信号を出力する第１のステップと、電圧変換回路に入力される交流電流を検出し、検出信号を出力する第２のステップと、入力される交流電圧をＰＷＭ制御により直流電圧に変換し出力する第３のステップと、第３のステップで出力される直流電圧を検出し、検出信号を出力する第４のステップと、第１のステップで出力される検出信号、第２のステップで出力される検出信号および第４のステップで出力される検出信号に基づいて、ＰＷＭ制御のためのＰＷＭ信号の位相を補正して電圧変換回路に出力する第５のステップと、を備える。
　これにより、入力交流電圧と、ＰＷＭ信号の遅延を補正して、入力電流高調波を低減し、電流高調波特性の最適化に有効な電力変換装置および電力変換方法を提供することができる。
ブリッジレス構成のセミブリッジレス力率改善回路による電力変換装置を示す図 ブリッジレス構成のトーテムポール力率改善回路による電力変換装置を示す図 入力電流歪の発生メカニズムを示す図 実施の形態１における電力変換装置の構成を示すブロック図 実施の形態１における遅延時間を補正した場合の入力電流波形を示す図 実施の形態１における入力電圧検出回路の出力信号の遅延を示す図 実施の形態１における整流回路を追加した電力変換装置の構成を示すブロック図 実施の形態１の図６における電力変換装置の構成例を示す図 実施の形態１の図６における電力変換装置の電流波形（補正なし）を示す図 実施の形態１の図６における電力変換装置の電流波形（補正あり）を示す図 実施の形態２における電力変換装置の構成を示すブロック図 実施の形態２における遅延時間を補正した場合の入力電流波形を示す図 実施の形態２における位相検出回路を追加した構成を示すブロック図
　以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
　なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
　（実施の形態１）
　以下、図３～５を用いて、実施の形態１を説明する。
　［１－１．構成］
　図３は、電力変換装置１００の構成を示すブロック図である。電力変換装置１００は、電圧変換回路１０１と、入力電流検出回路１０２と、入力電圧検出回路１０３と、出力電圧検出回路１０４と、制御回路１０５とを備える。電力変換装置１００は、外部交流電源１１０および接続負荷（負荷接続部）１２０に接続される。
　外部交流電源１１０は、例えば、航空機に設置され、出力周波数が４００Ｈｚ～８００Ｈｚの電源であり、電圧変換回路１０１、入力電流検出回路１０２、入力電圧検出回路１０３に接続される。また、外部交流電源１１０は、電圧変換回路１０１に対して交流電圧を供給する。
　接続負荷１２０は、電圧変換回路１０１および出力電圧検出回路１０４に接続される。接続負荷１２０は、電圧変換回路１０１から出力される直流電圧を需給する。接続負荷１２０は、例えば、直流電圧で動作可能な電子機器などである。また、電力変換回路を構成する後段の回路でも良い。
　電圧変換回路１０１は、外部交流電源１１０、入力電流検出回路１０２、入力電圧検出回路１０３、出力電圧検出回路１０４、制御回路１０５および接続負荷１２０に接続される。電圧変換回路１０１は、外部交流電源１１０より入力された交流電圧を、制御回路１０５より出力されたＰＷＭ信号により直流電圧に変換し、接続負荷１２０に供給する。電圧変換回路１０１は、例えば、図１Ａに示すブリッジレス構成のセミブリッジレス力率改善回路の電圧変換回路１０１Ａ、又は図１Ｂに示すブリッジレス構成のトーテムポール力率改善回路の電圧変換回路１０１Ｂで構成される。電圧変換回路１０１Ａは、インダクタＬ１，Ｌ２、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物電界効果トランジスタ）のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、ダイオードＤ１，Ｄ２で構成され、電圧変換回路１０１Ｂは、インダクタＬ１、ＭＯＳＦＥＴのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、ダイオードＤ１，Ｄ２で構成される。なお、ダイオードＤ１，Ｄ２は、ＭＯＳＦＥＴのスイッチング素子に置き換え可能であり、制御回路１０５により、オン―オフ制御を行ってもよい。
　入力電流検出回路１０２は、外部交流電源１１０と電圧変換回路１０１の間に接続される。入力電流検出回路１０２は、外部交流電源１１０から電圧変換回路１０１に入力される交流電流を検出し、検出した電流値に応じて電圧値に変換し検出信号を、制御回路１０５に出力する。入力電流検出回路１０２は、例えば、外部交流電源１１０と電圧変換回路１０１の間に挿入された抵抗の両端にかかる電圧値を利得増幅器で出力する回路である。抵抗のほかに、トランスや、ホール効果を用いた電流センサーを用いても良い。
　入力電圧検出回路１０３は、外部交流電源１１０と電圧変換回路１０１の間に接続される。入力電圧検出回路１０３は、外部交流電源１１０から電圧変換回路１０１に入力される交流電圧を制御回路１０５に入力可能な電圧値に変換した検出信号を、制御回路１０５に出力する。入力電圧検出回路１０３は、例えば、抵抗で分圧した電圧を利得増幅器で出力する回路である。抵抗のほかに、トランスを用いても良い。
　なお、図３に示す入力電圧検出回路１０３は、差動入力のため入力が２つあるが、入力が１つの単相入力でもよい。
　出力電圧検出回路１０４は、電圧変換回路１０１と、接続負荷１２０との間に接続される。出力電圧検出回路１０４は、電圧変換回路１０１から出力される直流電圧を制御回路１０５に入力可能な電圧値に変換した検出信号を、制御回路１０５に出力する。出力電圧検出回路１０４は、例えば、抵抗で分圧した電圧を利得増幅器で出力する回路である。
　制御回路１０５は、入力電流検出回路１０２、入力電圧検出回路１０３、出力電圧検出回路１０４および電圧変換回路１０１に接続される。制御回路１０５は、入力電流検出回路１０２、入力電圧検出回路１０３および出力電圧検出回路１０４から出力された検出信号をもとに、電圧変換回路１０１を制御するＰＷＭ信号を生成する。
　このとき、制御回路１０５は、入力電圧検出回路１０３から出力される検出信号の電圧値（出力電圧）を監視し、その出力電圧が閾値をクロスしたことを検出したタイミングでＰＷＭ信号の出力を開始する。
　外部交流電源１１０と入力電圧検出回路１０３の出力に位相差がない場合、閾値が零であれば、外部交流電源１１０と制御回路１０５からのＰＷＭ信号の位相差は、理想的に零になり、理想的な入力電流波形に近づけることができる。
　一方で、外部交流電源１１０と入力電圧検出回路１０３との出力の間には、回路遅延、演算処理遅延により位相差が生じている。この位相差により、外部交流電源１１０から電圧変換回路１０１に入力される交流電圧が、ゼロクロスしたタイミングで、ＰＷＭ信号が出力されず、入力電流歪が生じる。
　この課題を改善するため、本開示における制御回路１０５は、ＰＷＭ信号の出力タイミングを決定するために入力電圧検出回路１０３からの出力電圧に対して設定する閾値を零に限定しないことで、入力交流電圧に対するＰＷＭ信号の位相の遅延を補正する。
　図４は、遅延を補正した場合の入力電流波形を示す図である。制御回路１０５は、入力電圧検出回路１０３からの出力電圧を監視し、傾きを検出することで、正の閾値と、負の閾値の２値を設ける。また、制御回路１０５が、ＰＷＭ信号を計算する際には、入力電圧検出回路１０３からの出力電圧に対して、補正された閾値を用いてＰＷＭ信号を計算する。
　これにより、電圧変換回路１０１に入力される交流電圧のゼロクロスに対するＰＷＭ信号の遅延を補正し、電圧変換回路１０１に入力される交流電流の電流高調波特性を改善することができる。
　また、このとき、閾値は、あらかじめ制御回路１０５内で設定しておいても良いし、入力電圧検出回路１０３からの出力電圧値にもとづいて再設定しても良い。
　［１－２．動作］
　以上のように構成された電力変換装置１００について、その動作を以下説明する。図３に示す電力変換装置１００は、外部交流電源１１０から電圧変換回路１０１に入力される交流電圧を入力電圧検出回路１０３で検出し、入力される交流電流を入力電流検出回路１０２で検出し、電圧変換回路１０１が接続負荷１２０に出力した直流電圧を出力電圧検出回路１０４で検出する。制御回路１０５は、入力電流検出回路１０２、入力電圧検出回路１０３および出力電圧検出回路１０４でから出力される検出信号（出力電圧）を用いて、電圧変換回路１０１を制御するＰＷＭ信号を出力する。
　従来の手法では、図１Ａおよび図１Ｂに示すようなブリッジレス構成の力率改善回路においては、制御回路１５Ａ，１５Ｂは、入力電流検出回路１０２、入力電圧検出回路１０３および出力電圧検出回路１０４から出力された出力電圧をもとにＰＷＭ信号を計算し、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２にＰＷＭ信号の出力を行う。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２へのＰＷＭ信号の出力については、入力電圧検出回路１０３からの出力電圧の条件に基づいてどのスイッチング素子にＰＷＭ信号を出力するかが決定される。例えばこの条件は、出力電圧の正負の情報である。また、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２へのＰＷＭ信号の出力の切り替えのタイミングは、入力電圧検出回路１０３からの出力電圧を制御回路１５Ａ，１５Ｂで読み取り、出力電圧がゼロクロスしたタイミングで行われる。図２に示す例では、入力電圧検出回路１０３からの出力電圧が正の場合、制御回路１５Ａ，１５Ｂは、ＰＷＭ信号２をスイッチング素子Ｑ２に出力し、出力電圧が負になる（ゼロクロスした）タイミングでＰＷＭ信号の出力を切り替え、ＰＷＭ信号１をスイッチング素子Ｑ１に出力する。
　しかし、実際には電圧変換回路１０１に入力される外部交流電圧と、その外部交流電圧を検出する入力電圧検出回路１０３からの出力電圧（検出信号）との位相間には、遅延時間が生じている。そのため入力電圧検出回路１０３からの出力電圧のゼロクロスを基準に制御回路がＰＷＭ信号を計算すると、電圧変換回路１０１に入力される外部交流電圧に対して、一定時間遅れたＰＷＭ信号が出力される。このため、図２のような入力電流の歪が生じてしまう。
　この入力電流の歪を改善し、電流高調波特性を改善するために、本実施の形態においては入力電圧検出回路１０３およびそのほかの回路で生じる位相の遅延の補正を制御回路１０５で行う。
　従来のＰＷＭ信号の出力のタイミングは、入力電圧検出回路１０３からの出力電圧のゼロクロスをもとに決定されている。本実施の形態では、遅延を補正するために、ＰＷＭ信号の出力のタイミングを決定するための入力電圧検出回路１０３からの出力電圧に対して適用する閾値を零に限定しない。図１Ａおよび図１Ｂに示すブリッジレス構成の力率改善回路においては、制御回路１５Ａ，１５Ｂは、入力電圧検出回路１０３からの出力電圧の正と負の条件で、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２へのＰＷＭ信号を切り替える。これに対し、入力電圧検出回路１０３からの出力電圧に対して零以外の閾値を適用する本実施の形態では、制御回路１０５には、その出力電圧が正のときと負のときとで、２つの閾値を設ける必要がある。
　このとき、入力電圧検出回路１０３からの出力電圧は、１周期あたり２つの閾値を２度ずつクロスしてしまうため、ＰＷＭ信号を切り替えるタイミングの判定に条件の追加を行う必要がある。
　図５に、入力電圧検出回路１０３への入力電圧、すなわち外部交流電源１１０から電圧変換回路１０１に入力される交流電圧の、正の半周期の波形を示す。あわせて、入力電圧検出回路１０３からの出力電圧の波形を重ねている。入力電圧検出回路１０３での遅延時間を補正するために、図５に示すように、出力電圧の傾きが正（＋）の場合の閾値を零から負の値（閾値２）に、出力電圧の傾きが負（－）の場合の閾値を零から正の値（閾値１）に変更する。このとき、入力電圧検出回路１０３からの出力電圧は、正の半周期で正の閾値１を２度、負の半周期で負の閾値２を２度クロスすることになるが、出力電圧を制御回路１０５が監視し、出力電圧の傾きを判断するパラメータを追加することで、２度のクロスから入力電圧のゼロクロスに対応する閾値を設定することができる。
　即ち、入力電圧検出回路１０３への入力電圧が負から正への切り替わりのタイミングは、入力電圧検出回路１０３からの出力電圧が、連続的に正の傾きをもちかつ、負の閾値２をクロスしたときと判断すればよい。また同様に、入力電圧検出回路１０３への入力電圧が正から負への切り替わりのタイミングは、入力電圧検出回路１０３からの出力電圧が、連続的に負の傾きを持ちかつ、正の閾値１をクロスしたときと判断すればよい。これにより、入力電圧検出回路１０３およびそのほかの回路で生じる遅延時間を補正することができる。この遅延時間は、回路構成に依存し一定の時間であるため、制御回路１０５で閾値をあらかじめ設定することで遅延の補正を行うことができる。
　また、このときに制御回路１０５は、入力電流検出回路１０２、入力電圧検出回路１０３および出力電圧検出回路１０４から出力される検出信号（出力電圧）を用いて、ＰＷＭ信号を計算する。入力電圧検出回路１０３からの出力電圧は、外部交流電源１１０から電圧変換回路１０１に入力される交流電圧に対して遅延しており、その交流電流の電圧値を示す情報としても異なる。そのため、制御回路１０５は、設定した閾値もしくは遅延時間により、出力電圧を補正してＰＷＭ信号を計算する。
　また、本実施の形態では、電圧変換回路１０１が、図１Ａおよび図１Ｂに示すようなブリッジレス構成の力率改善回路の電圧変換回路１０１Ａ，１０１Ｂで構成される場合について説明を行ったが、図６および図７に示すように、外部交流電源１１０と電圧変換回路１０１Ｃの間に整流回路１５０を設ける構成の電力変換装置１００Ｃとしても実施が可能である。整流回路１５０は、図７に示すように、例えばダイオードブリッジであり、この場合、電圧変換回路１０１Ｃは、インダクタＬ１、ＭＯＳＦＥＴのスイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１で構成される。このとき、図８および図９に示すように、整流回路１５０により、電圧変換回路１０１Ｃに入力される交流電圧および入力電圧検出回路１０３から出力される出力電圧は、整流され負の電圧値をとらないため、閾値は正の値となり、そのときの傾きは負（－）の値となる。
　［１－３．効果］
　電力変換装置１００は、外部交流電源１１０に接続される入力端子と、接続負荷１２０に接続される出力端子と、入力端子から入力される交流電流を検出する入力電流検出回路１０２と、入力端子から入力される交流電圧を検出する入力電圧検出回路１０３と、入力端子から入力される交流電圧を直流電圧に変換し、出力端子に出力する電圧変換回路１０１と、電圧変換回路から出力される直流電圧を検出する出力電圧検出回路１０４と、入力電流検出回路１０２、入力電圧検出回路１０３および出力電圧検出回路１０４から出力される検出信号に基づいてＰＷＭ信号を生成し、ＰＷＭ信号の位相を補正して出力する制御回路１０５と、を備える。電圧変換回路は、ＰＷＭ信号によるＰＷＭ制御により、出力される直流電圧を変換する構成を有する。
　これにより、電圧変換回路１０１に入力される交流電圧に対する電圧変換回路１０１に入力されるＰＷＭ信号の位相の遅延時間を補正し、電流高調波を改善することができる。
　（実施の形態２）
　以下、図１０～１２を用いて、実施の形態２を説明する。
　［２－１．構成］
　実施の形態１では、制御回路１０５は、入力電圧検出回路１０３からの出力電圧の閾値を零に限定しないことで、電圧変換回路１０１に入力される交流電圧に対するＰＷＭ信号の位相の遅延を補正する。実施の形態２に係る電力変換装置２００の制御回路２０５は、ＰＷＭ信号の遅延を考慮し、入力電圧検出回路１０３からの出力電圧を参照し、電圧変換回路１０１に入力される交流電圧のゼロクロスのタイミングでＰＷＭ信号を出力する。
　実施の形態１と同様に、制御回路２０５は、入力電流検出回路１０２、入力電圧検出回路１０３、出力電圧検出回路１０４および電圧変換回路１０１に接続される。また、制御回路２０５は、内部メモリ１３０を備える。内部メモリ１３０は、入力電圧検出回路１０３からの出力電圧の波形の一定期間分の情報を保持する。
　制御回路２０５は、内部メモリ１３０に保持された１周期に遅延に相当する一定時間をプラスした期間分前に入力電圧検出回路１０３から出力された出力電圧（検出信号）と、入力電流検出回路１０２および出力電圧検出回路１０４から出力された出力電圧（検出信号）をもとに、電圧変換回路１０１を制御するＰＷＭ信号を生成する。このとき、入力電流検出回路１０２および出力電圧検出回路１０４からの出力電圧は、リアルタイムの検出信号である。
　図１１は、ＰＷＭ信号の位相の遅延を補正した場合の入力交流電流波形を示す図である。制御回路２０５は、入力電圧検出回路１０３からの出力電圧を監視し、内部メモリ１３０に保持された１周期に遅延に相当する一定時間をプラスした期間分前の入力電圧検出回路１０３からの電圧信号を用いることにより、遅延時間を補正し、電圧変換回路１０１に入力される交流電圧がゼロクロスしたタイミングでＰＷＭ信号の出力を開始することを可能とする。
　このとき、遅延に相当する一定時間は、あらかじめ制御回路２０５内で設定しておいても良いし、位相検出回路１０６などで実際の遅延を検出し、位相情報をもとに制御回路２０５で再設定してもよい。
　図１２に、さらに位相検出回路１０６を用いた電力変換装置２１０を示す。位相検出回路１０６は、入力電圧検出回路１０３の入力および出力に接続される。また、位相検出回路１０６は、制御回路２０５に接続され、入力電圧検出回路１０３における信号遅延を検出し、制御回路２０５に信号遅延情報を伝達する。この信号遅延情報に基づいて、制御回路２０５は電圧変換回路１０１に入力される交流電圧のゼロクロスのタイミングでＰＷＭ信号を出力する。位相検出回路１０６は、例えば、コンパレータを用いた位相比較器である。
　また、本開示では、位相検出回路１０６を、入力電圧検出回路１０３の入力と出力に接続し、入力電圧検出回路１０３での位相の遅延時間を検出したが、制御回路２０５の入力と出力に接続し、制御回路２０５での遅延時間を検出しても良いし、入力電圧検出回路１０３の入力と制御回路２０５の出力に接続し、入力電圧検出回路１０３と制御回路１０５の両方での遅延時間を検出してもよい。
　［２－２．動作］
　以上のように構成された電力変換装置２００，２１０について、その動作を以下説明する。図１０に示す電力変換装置２００は、外部交流電源１１０から電圧変換回路１０１に入力される交流電圧を入力電圧検出回路１０３で検出し、入力交流電流を入力電流検出回路１０２で検出し、電圧変換回路１０１が接続負荷１２０に出力した直流電圧を出力電圧検出回路１０４で検出する。制御回路２０５は、内部メモリ１３０を有し、入力電圧検出回路１０３から出力された検出信号（出力電圧）の情報を一定期間分保持する。制御回路２０５は、入力電流検出回路１０２、出力電圧検出回路１０４から出力された検出信号（出力電圧）、および内部メモリ１３０で保持された入力電圧検出回路１０３からの出力電圧を用いて電圧変換回路を制御するＰＷＭ信号を出力する。
　図１Ａ、図１Ｂおよび図７の力率改善回路では、入力電圧検出回路１０３からの出力電圧をもとに、ＰＷＭ信号の出力をおこなうが、実施の形態１で説明したように、入力電圧検出回路１０３およびその他の回路による遅延時間により、電圧変換回路１０１に入力される交流電流に歪を生じさせてしまう。
　実施の形態１では、ＰＷＭ信号を切り替えるタイミングを判定するための入力電圧検出回路１０３からの出力電圧に対する閾値を、零に限定しないことで遅延時間の補正をおこなったが、実施の形態２では、内部メモリ１３０に保持された一定期間前の入力電圧検出回路１０３からの出力電圧を用いて遅延時間を補正する。図１１に、実施の形態２における遅延時間の補正の概念を示す。
　外部交流電源１１０は、周期的な交流電圧を発生させるため、入力電圧検出回路１０３の検出信号が示す電圧値は、１周期前の電圧値と一致する。電圧変換回路１０１に入力される外部交流電源１１０からの交流電圧と入力電圧検出回路１０３からの出力電圧との間に生じる遅延時間分前の電圧値を参照するためには、内部メモリ１３０に保持された１周期に遅延時間をプラスした期間分前の電圧値を参照すればよい。ＰＷＭ信号を計算する際には、この１周期に遅延時間をプラスした期間分前の電圧値を用いるとともに、入力電流検出回路１０２および出力電圧検出回路１０４からの出力電圧のリアルタイムの値を参照することで、電流高調波特性を改善することができる。
　また、図１２に示す電力変換装置２１０のように位相検出回路１０６を用いて、電圧変換回路１０１に入力される外部交流電源１１０からの交流電圧と入力電圧検出回路１０３からの出力電圧との間に生じる遅延時間を検出し、制御回路２０５に反映させて検出した１周期に遅延時間をプラスした期間分前の電圧値を内部メモリ１３０より参照することも可能である。
　［２－３．効果］
　電力変換装置２００は、外部交流電源１１０に接続される入力端子と、接続負荷１２０に接続される出力端子と、入力端子から入力される交流電流を検出する入力電流検出回路１０２と、入力端子から入力される交流電圧を検出する入力電圧検出回路１０３と、入力端子から入力される交流電圧を直流電圧に変換し、出力端子に出力する電圧変換回路１０１と、電圧変換回路から出力される直流電圧を検出する出力電圧検出回路１０４と、制御回路２０５と、を備える。制御回路２０５は、入力電流検出回路１０２、入力電圧検出回路１０３および出力電圧検出回路１０４からの出力電圧に基づいてＰＷＭ信号を生成し、ＰＷＭ信号の位相を補正して出力する。電圧変換回路１０１は、ＰＷＭ信号によるＰＷＭ制御により、交流電圧を直流電圧に変換する。制御回路２０５は、内部メモリ１３０を有し、入力電圧検出回路１０３で検出された交流電圧を示す検出信号を内部メモリ１３０に一時的に保持する。
　制御回路２０５は、１周期に遅延に相当する一定時間をプラスした期間分前の入力電圧検出回路１０３からの出力電圧を用いてＰＷＭ信号を計算することにより、電圧変換回路１０１に入力される交流電圧に対する電圧変換回路１０１に入力されるＰＷＭ信号の遅延時間を補正する。
　また、電力変換装置２１０は、電力変換装置２００の構成に加えて、入力電圧検出回路１０３に入力される交流電圧と入力電圧検出回路１０３からの出力電圧との位相差を検出する位相検出回路１０６を備える。制御回路２０５は、位相検出回路１０６が検出する位相差に基づいて遅延時間を設定し、１周期に遅延時間をプラスした期間分前の入力電圧検出回路１０３からの出力電圧を用いてＰＷＭ信号を計算することにより、ＰＷＭ信号の位相を補正する。これにより、電力変換装置２００，２１０は電流高調波を改善することができる。
　（その他の実施の形態）
　以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１，２を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略等を行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態１，２で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
　実施の形態１および２では、入力電圧検出回路１０３における遅延時間について説明したが、入力電圧検出回路１０３と接続される複数の回路の遅延について補正をおこなってもよい。また、入力電流検出回路１０２、出力電圧検出回路１０４で生じる遅延についても、同様の補正をおこなってもよい。
　実施の形態１および２では、外部交流電源１１０と電圧変換回路１０１の間に、図６に示す整流回路１５０以外に付加回路が含まれていないが、フィルタ回路などの回路を追加してもよい。
　実施の形態１および２では、外部交流電圧の振幅は一定のものとして説明した。制御回路で外部交流電圧の振幅を検出し、振幅に応じて閾値もしくは遅延時間を補正しても良い。また、過渡的に、周期的な電圧と異なる電圧が入力された場合には、参照する電圧値および、時間を見直すことができる。
　実施の形態１および２では、外部交流電圧の周波数は一定のものとして説明した。周波数検出回路を追加する、もしくは制御回路で周波数を検出し、周波数に応じて閾値もしくは遅延時間を補正しても良い。
　実施の形態２では、位相検出回路１０６により遅延を検出する例を説明した。位相に限らず遅延を検出する別の回路を用いても良い。
　本開示は、力率改善回路を有する電圧変換回路に適用可能である。具体的には、入力周波数の高い船舶や航空機などで使用される電子機器や、サーバやＴＶ、ＯＡ機器などの中大電力を必要とする商用機器に有用である。
　１０Ａ，１０Ｂ，１００，１００Ｃ，２００，２１０　電力変換装置
　１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ　電圧変換回路
　１０２　入力電流検出回路
　１０３　入力電圧検出回路
　１０４　出力電圧検出回路
　１５Ａ，１５Ｂ，１０５，２０５　制御回路
　１０６　位相検出回路
　１１０　外部交流電源
　１２０　接続負荷
　１３０　内部メモリ
　１５０　整流回路

Claims (10)

  1. 　入力される交流電圧をＰＷＭ制御により直流電圧に変換して出力する電圧変換回路と、
    　前記電圧変換回路に入力される前記交流電圧を検出し、検出信号を出力する入力電圧検出回路と、
    　前記電圧変換回路に入力される交流電流を検出し、検出信号を出力する入力電流検出回路と、
    　前記電圧変換回路から出力される前記直流電圧を検出し、検出信号を出力する出力電圧検出回路と、
    　前記入力電圧検出回路からの前記検出信号、前記入力電流検出回路からの前記検出信号および前記出力電圧検出回路からの前記検出信号に基づいて、前記ＰＷＭ制御のためのＰＷＭ信号の位相を補正して前記電圧変換回路に出力する制御回路と、を備える、電力変換装置。
  2. 　前記電圧変換回路に入力される前記交流電圧を整流する整流回路をさらに備え、
    　前記入力電圧検出回路は、前記整流回路により整流された前記交流電圧を検出し、
    　前記入力電流検出回路は、前記整流回路により整流された前記入力電流を検出する、
    請求項１記載の電力変換装置。
  3. 　前記制御回路は、前記ＰＷＭ信号を切り替えるタイミングを決定するための前記入力電圧検出回路からの前記検出信号に対する零以外の閾値を設定し、前記ＰＷＭ信号の位相を補正する、
    請求項１記載の電力変換装置。
  4. 　前記制御回路は、前記電圧変換回路に入力される前記交流電圧の振幅に応じて、前記閾値を設定する、
    請求項３記載の電力変換装置。
  5. 　前記入力電圧検出回路に入力される前記交流電圧と前記入力電圧検出回路から出力される前記検出信号との位相差を検出する位相検出回路をさらに備え、
    　前記制御回路は、前記位相検出回路が検出する前記位相差に基づいて、前記ＰＷＭ信号の位相を補正する、
    請求項１または２記載の電力変換装置。
  6. 　前記制御回路は、前記交流電圧の周波数に基づいて、前記ＰＷＭ信号の位相を補正する、
    請求項１または２記載の電力変換装置。
  7. 　前記入力電圧検出回路に入力される前記交流電圧と前記入力電圧検出回路から出力される前記検出信号との位相差を検出する位相検出回路をさらに備え、
    　前記制御回路は、前記位相検出回路が検出する前記位相差に基づいて、前記閾値を設定する、
    請求項３または４記載の電力変換装置。
  8. 　前記制御回路は、前記交流電圧の周波数に基づいて、前記閾値を設定する、
    請求項３または４記載の電力変換装置。
  9. 　前記制御回路は、前記入力電圧検出回路により一定期間前に検出された前記検出信号を用いて、前記ＰＷＭ信号の位相を補正する、
    請求項１または２記載の電力変換装置。
  10. 　電圧変換回路に入力される交流電圧を検出し、検出信号を出力する第１のステップと、
    　前記電圧変換回路に入力される交流電流を検出し、検出信号を出力する第２のステップと、
    　入力される前記交流電圧をＰＷＭ制御により直流電圧に変換し出力する第３のステップと、
    　前記第３のステップで出力される前記直流電圧を検出し、検出信号を出力する第４のステップと、
    　前記第１のステップで出力される前記検出信号、前記第２のステップで出力される前記検出信号および前記第４のステップで出力される前記検出信号に基づいて、前記ＰＷＭ制御のためのＰＷＭ信号の位相を補正して前記電圧変換回路に出力する第５のステップと、を備える電力変換方法。
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