特許6055352IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

この発明は、電力変換器の制御装置に関し、より特定的には、複数の直流電源と共通の電力線との間に接続された電力変換器の制御

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

特許文献1に記載された構成では、インバータの直流側電圧は、駆動状態に応じて、2個の直流電源を直列接続した電圧(直列駆動時)、および、1個の直流電源の電圧(並列駆動時)のいずれかとなる。このため、直流側電圧を任意の電圧に制御することができず、電圧自由度が低い。 これに対して、特許文献2に記載された電力変換器では、動作モードの切替えを伴って、電力線の出力電圧を電圧指令値に従って制御することができるため電圧自由度が高い。 しかしながら、特許文献2に記載された電力変換器では、直列接続モードおよび並列接続モードのそれぞれで異なる制御演算が必要である。このため、動作モードの切替に対応して演算遅れが生じることにより、制御精度が低下する虞がある。 さらに、特許文献2の電力変換器の直列接続モードでは、直列された直流電源全体の出力電圧と電圧指令値とによる電圧制御を実行するので、両直流電源間の電力配分比を制御できなく。このため、各直流電源を過電力から保護しようとすると、先に過電力制約にかかった直流電源の性能に全体の出力電力が制約を受けることから、両電源の能力を最大限に活用できない可能性がある。また、直列接続された直流電源と電力線との間に構成された等価的な昇圧チョッパ回路でのデューティ比を、出力電圧の電圧偏差から直接演算するので、制御速度を高めることに限界がある。 また、並列接続モードでは、一方の直流電源からの出力を電流制御する一方で、他方の直流電源からの出力が電圧制御されるため、電圧制御される直流電源を過電力から十分に保護することが困難である。 この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、複数の直流電源と共通の電力線との間に接続された電力変換器において、複数の動作モード間で共通に適用される制御演算によって、電力線への出力電圧の制御性と、各直流電源の過電力からの保護性とを向上させる制御を実現することである。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

この発明のある局面では、負荷に接続された電力線と複数の直流電源との間に接続された電力変換器の制御装置において、電力変換器は、複数のスイッチング素子を含んで構成され、かつ、複数の直流電源と電力線との間での電力変換の態様が異なる複数の動作モードのうちの1つの動作モードを選択して動作するように構成される。制御装置は、電力線の電圧検出値と電圧指令値との偏差に基づいて複数の直流電源全体から電力線への全・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る
【発明の効果】
この発明によれば、複数の直流電源と共通の電力線との間に接続された電力変換器において、複数の動作モード間で共通に適用される制御演算によって、電力線への出力電圧の制御性と、各直流電源の過電力からの保護性とを向上させる制御を実現することができる。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

知財ポータルサイト IP Force にログインして確認する (無料)

この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】本発明の実施の形態1に従う電力変換器を含む電源システムの構成を示す回路図である。

【図2】図1に示した負荷の構成例を示す概略図である。

【図3】図1に示した電力変換器が有する複数の動作モードを説明するための図表である。

【図4】図1に示した2個の直流電源を異なる種類の電源で構成した場合における両直流電源の特性の一例を示す概念図である。

【図5】PBモードにおける第1の回路動作を説明する回路図である。

【図6】PBモードにおける第2の回路動作を説明する回路図である。

【図7】PBモードにおける第1の直流電源に対するDC/DC変換(昇圧動作)を説明する回路図である。

【図8】PBモードにおける第2の直流電源に対するDC/DC変換(昇圧動作)を説明する回路図である。

【図9】SBモードにおける回路動作を説明する回路図である。

【図10】SBモードにおけるDC/DC変換(昇圧動作)を説明する回路図である。

【図11】本実施の形態1に従う電力変換器制御の基本的な概念を説明する概念図である。

【図12】本実施の形態1に従う電力変換器制御を説明するための第1のブロック図である。

【図13】本実施の形態1に従う電力変換器制御を説明するための第2のブロック図である。

【図14】実施の形態1に従う電力変換器制御による電源システム内でPBモードでのパワーフローを説明するための概念図である。

【図15】PBモードにおけるPWM制御に従うスイッチング素子の制御動作例を示す波形図である。

【図16】PBモードにおける制御信号および制御データの設定を説明する図表である

【図17】位相が異なるキャリア波を用いた場合におけるPBモードの制御動作例を示す波形図である。

【図18】PBモードにおけるキャリア位相制御による電流位相を説明する波形図である。

【図19】図18の所定期間における電流経路を説明する回路図である。

【図20】図18に示した電流位相でのスイッチング素子の電流波形図である。

【図21】キャリア波間の位相差=0のときの電流位相を示す波形図である。

【図22】図21に示した電流位相でのスイッチング素子の電流波形図である。

【図23】直流電源の各動作状態におけるPBモードでのキャリア位相制御を説明するための図表である。

【図24】昇圧モードに属する各動作モードにおける制御信号および制御データの設定を説明する図表である。

【図25】実施の形態2に従う電力変換器制御によるaBモードでの電源システム内のパワーフローを説明するための概念図である。

【図26】実施の形態2に従う電力変換器制御によるbBモードでの電源システム内のパワーフローを説明するための概念図である。

【図27】実施の形態2に従う電力変換器制御によるSBモードでの電源システム内のパワーフローを説明するための概念図である。

【図28】SBモードでの制御信号の設定を説明するための図表である。

【図29】SBモードにおける2個の直流電源の状態を説明する図である。

【図30】キャリア位相制御を適用したときのSBモードにおける制御パルス信号を示す波形図である。

【図31】本実施の形態2に従う電力変換器制御におけるPBモードおよびSBモードの動作例を示す波形図である。

【図32】本発明の実施の形態3に従う電力変換器を含む電源システムの構成例を示す回路図である。

【図33】図32に示した電力変換器が有する複数の動作モードおよび各動作モードでの制御信号および制御データの設定を説明する図表である。

選択図 図1出願人が指定した本件の代表的な図

5 電源システム、6,7 昇圧チョッパ回路、10a,10b 直流電源、15 配線、20 電力線、21 接地配線、30 負荷、32 インバータ、35 モータジェネレータ、36 動力伝達ギヤ、37 駆動輪、40 制御装置、50,50♯ 電力変換器、150,151,160,161,170〜174 電流経路、200 電圧制御部、210,304,314 偏差演算部、220,306,316 制御演算部、230,260 リミッタ、240 電力分配部、250 循環電力加算部、270 減算部、290 パワー管理部、300,310 電流制御部、302,312 電流指令生成部、308,318 加算部、400 PWM制御部、410 キャリア波発生部、CH 平滑コンデンサ、CWa,CWb キャリア波、D1〜〜D8 逆並列ダイオード、Da,Db,Dc デューティ比、Dfba,Dfbb 制御量(フィードバック制御)、Dffa,Dffb 制御量(フィードフォワード制御)、Ia,Ib 電流(直流電源)、Ia*,Ib* 電流指令値、k 電力分配比、L1,L2 リアクトル、N1,N2,N3 ノード、PH 総電力、PH* 総電力指令値、PH 総電力、PHmax,Pamax,Pbmax 電力上限値、PHmin,Pamin,Pbmin 電力下限値、Pr 循環電力値、S1〜S8 電力用半導体スイッチング素子、SDa,/SDa,SDb,/SDb,SDc,/SDc 制御パルス信号、SG1〜SG8 制御信号、VH 出力電圧、VH* 電圧指令値、Va,Vb 電圧(直流電源)。

全ての図面はログインすると無料で閲覧できます。ログイン・ユーザー登録

[広告欄]

ログインすれば広告は減ります

ログインすれば広告は減ります