特開 2023-118582 電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023118582

(43)【公開日】2023-08-25

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20230818BHJP

【ＦＩ】

H02M3/155 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022021595

(22)【出願日】2022-02-15

(71)【出願人】

【識別番号】000003115

【氏名又は名称】東洋電機製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100161148

【弁理士】

【氏名又は名称】福尾 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100213333

【弁理士】

【氏名又は名称】鹿山 昌代

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 基

【テーマコード（参考）】

5H730

【Ｆターム（参考）】

5H730AA14

5H730AA15

5H730BB11

5H730BB57

5H730DD03

5H730DD04

5H730EE58

5H730EE59

5H730FD01

5H730FD51

5H730FF02

5H730FG05

(57)【要約】

【課題】安定した制御が可能な電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置１は、第１レグ３１と、第２レグ３２と、第１レグに並列接続される第１負荷２１と、第２レグに並列接続される第２負荷２２と、第１電圧信号を出力する第１電圧検出器７１と、第２電圧信号を出力する第２電圧検出器７２と、第１リアクトル６１と、第２リアクトル６２と、第１電流信号を出力する第１電流検出器８１と、第２電流信号を出力する第２電流検出器８２と、第２電圧信号および第１電流信号に基づいて、第１スイッチング素子４１のオン時間の第１時比率および第２スイッチング素子４２のオン時間の第２時比率を決定し、第１電圧信号および第２電流信号に基づいて、第３スイッチング素子４３のオン時間の第３時比率および第４スイッチング素子４４のオン時間の第４時比率を決定する制御回路２と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とが直列接続される第１レグと、
第３スイッチング素子と第４スイッチング素子とが直列接続される第２レグと、
前記第１レグに並列接続される第１負荷と、
前記第２レグに並列接続される第２負荷と、
前記第１負荷の第１電圧を検出し、第１電圧信号を出力する第１電圧検出器と、
前記第２負荷の第２電圧を検出し、第２電圧信号を出力する第２電圧検出器と、
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との第１中点、および前記第３スイッチング素子に接続される第１リアクトルと、
前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子との第２中点、および前記第２スイッチング素子に接続される第２リアクトルと、
前記第１リアクトルの電流を検出し、第１電流信号を出力する第１電流検出器と、
前記第２リアクトルの電流を検出し、第２電流信号を出力する第２電流検出器と、
前記第２電圧信号および前記第１電流信号に基づいて、前記第１スイッチング素子のオン時間の第１時比率および前記第２スイッチング素子のオン時間の第２時比率を決定し、前記第１電圧信号および前記第２電流信号に基づいて、前記第３スイッチング素子のオン時間の第３時比率および前記第４スイッチング素子のオン時間の第４時比率を決定する制御回路と、を備え、
前記第１スイッチング素子の前記第１中点と接続されていない端子に直流電源の正極端子が接続され、前記第４スイッチング素子の前記第２中点と接続されていない端子に前記直流電源の陰極端子が接続される、電力変換装置において、
前記制御回路は、
出力電圧指令を発生する出力電圧指令発生器と、
所定の搬送波を発生する搬送波発生器と、
前記出力電圧指令と前記第２電圧信号との第１偏差を演算する第１減算器と、
前記第１偏差がゼロまたはゼロに近い値となるように制御して第１増幅信号を生成する第１増幅器と、
前記第１増幅信号と前記第１電流信号との第２偏差を演算する第２減算器と、
前記第２偏差がゼロまたはゼロに近い値となるように制御して第２増幅信号を生成する第２増幅器と、
前記第２増幅信号と前記所定の搬送波とを比較し、第１比較結果を前記第１スイッチング素子へ出力する第１比較器と、
前記第１比較結果の論理否定を前記第２スイッチング素子へ出力する第１論理否定回路と、
前記出力電圧指令と前記第１電圧信号との第３偏差を演算する第３減算器と、
前記第３偏差がゼロまたはゼロに近い値となるように制御して第３増幅信号を生成する第３増幅器と、
前記第３増幅信号と前記第２電流信号との第４偏差を演算する第４減算器と、
前記第４偏差がゼロまたはゼロに近い値となるように制御して第４増幅信号を生成する第４増幅器と、
前記第４増幅信号と前記所定の搬送波とを比較し、第２比較結果を前記第４スイッチング素子へ出力する第２比較器と、
前記第２比較結果の論理否定を前記第３スイッチング素子へ出力する第２論理否定回路と、
を備える電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、低損失で高速なスイッチング動作が可能なスイッチング素子を備えることで、小型化および高効率化を実現した電力変換装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。例えば、図３に示すように、電力変換装置１’は、直流電源１０’と、同時にオンしないスイッチング素子４１’，４２’を直列接続したレグ３１’と、同時にオンしないスイッチング素子４３’，４４’を直列接続したレグ３２’と、レグ３１’に並列接続される負荷２１’と、レグ３２’に並列接続される負荷２２’と、スイッチング素子４１’，４２’の中点ａと端子ｃとの間に接続されるリアクトル６１’と、スイッチング素子４３’，４４’の中点ｄと端子ｂとの間に接続されるリアクトル６２’と、各スイッチング素子のオン時間の時比率を決定する制御回路８０’と、を備える。

【0003】

また、スイッチング素子４１’と４２’はそれぞれの状態が相補演算に基づいて制御される。すなわちスイッチング素子４１’がオンならば４２’はオフとなるように制御される。逆も同様である。スイッチング素子４３’，４４’も相補演算に基づいてそれぞれの状態が制御される。すなわちスイッチング素子４３’がオンならば４４’はオフとなる。逆も同様である。

【0004】

スイッチング素子４１’は、次式により決定されるオン時間の時比率ｄ_１に基づいてスイッチング制御される。オン時間の時比率ｄ_１は、レグ３１’の端子間電圧の電圧指令値Ｖ_Ｏ１ｒｅｆ、レグ３２’の端子間電圧の電圧指令値Ｖ_Ｏ２ｒｅｆ、直流電源１０’の電圧Ｅを用いて、次式で表される。スイッチング素子４２’は、オン時間の時比率ｄ_１の論理否定に基づいてスイッチング制御される。

【0005】

【数1】

【0006】

スイッチング素子４４’は、次式により決定されるオン時間の時比率ｄ_４に基づいてスイッチング制御される。オン時間の時比率ｄ_４は、レグ３１’の端子間電圧の電圧指令値Ｖ_Ｏ１ｒｅｆ、レグ３２’の端子間電圧の電圧指令値Ｖ_Ｏ２ｒｅｆ、直流電源１０’の電圧Ｅを用いて、次式で表される。スイッチング素子４３’は、オン時間の時比率ｄ_４の論理否定に基づいてスイッチング制御される。

【0007】

【数2】

【0008】

さらに、電力変換装置１’は、リアクトル６１’の電流ｉ_Ｌ１およびリアクトル６２’の電流ｉ_Ｌ２を検出し、各電流ｉ_Ｌ１，ｉ_Ｌ２にハイパスフィルタ処理を施した後、任意のゲインＫ_１，Ｋ_２を乗じることで、負荷２１’の直流電圧Ｖ_Ｏ１および負荷２２’の直流電圧Ｖ_Ｏ２を安定化させている。

【0009】

このとき、スイッチング素子４１’は、次式により決定されるオン時間の時比率ｄ_１’に基づいてスイッチング制御される。オン時間の時比率ｄ１’は、リアクトル６１’の電流ｉ_Ｌ１の高周波成分を通すＨＰＦと、任意のゲインＫ₁を用いて、次式で表される。

【0010】

【数3】

【0011】

このとき、スイッチング素子４４’は、次式により決定されるオン時間の時比率ｄ_４’に基づいてスイッチング制御される。オン時間の時比率ｄ_４’は、リアクトル６２’の電流ｉ_Ｌ２の高周波成分を通すＨＰＦと、任意のゲインＫ_２を用いて、次式で表される。

【0012】

【数4】

【0013】

電力変換装置１’は、式（３）および式（４）に基づいて、各スイッチング素子を制御することで、良好な直流電圧Ｖ_Ｏ１，Ｖ_Ｏ２を得られるため、各スイッチング素子の印加電圧を所定の範囲内に抑制し、小型化および高効率化を実現できる。ここで、Ｖ_Ｏ１は負荷２１’の両端の電圧である。また、Ｖ_Ｏ２は負荷２２’の両端の電圧である。式（３）によってＶ_Ｏ１は、Ｖ_Ｏ１ｒｅｆと等しくなるように制御される。また、式（４）によってＶ_Ｏ２は、Ｖ_Ｏ２ｒｅｆと等しくなるように制御される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【特許文献1】国際公開第２０１５／１３３１１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

しかしながら、従来の電力変換装置１’は、リアクトル６１’，６２’の電流を陽に制御していなかったため、各リアクトルに過電流が生じ、破損してしまう恐れがあった。

【0016】

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、安定した制御が可能な電力変換装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0017】

一実施形態に係る電力変換装置は、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とが直列接続される第１レグと、第３スイッチング素子と第４スイッチング素子とが直列接続される第２レグと、前記第１レグに並列接続される第１負荷と、前記第２レグに並列接続される第２負荷と、前記第１負荷の第１電圧を検出し、第１電圧信号を出力する第１電圧検出器と、前記第２負荷の第２電圧を検出し、第２電圧信号を出力する第２電圧検出器と、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との第１中点、および前記第３スイッチング素子に接続される第１リアクトルと、前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子との第２中点、および前記第２スイッチング素子に接続される第２リアクトルと、前記第１リアクトルの電流を検出し、第１電流信号を出力する第１電流検出器と、前記第２リアクトルの電流を検出し、第２電流信号を出力する第２電流検出器と、前記第２電圧信号および前記第１電流信号に基づいて、前記第１スイッチング素子のオン時間の第１時比率および前記第２スイッチング素子のオン時間の第２時比率を決定し、前記第１電圧信号および前記第２電流信号に基づいて、前記第３スイッチング素子のオン時間の第３時比率および前記第４スイッチング素子のオン時間の第４時比率を決定する制御回路と、を備え、前記第１スイッチング素子の前記第１中点と接続されていない端子に直流電源の正極端子が接続され、前記第４スイッチング素子の前記第２中点と接続されていない端子に前記直流電源の陰極端子が接続される、電力変換装置において、前記制御回路は、出力電圧指令を発生する出力電圧指令発生器と、所定の搬送波を発生する搬送波発生器と、前記出力電圧指令と前記第２電圧信号との第１偏差を演算する第１減算器と、前記第１偏差がゼロまたはゼロに近い値となるように制御して第１増幅信号を生成する第１増幅器と、前記第１増幅信号と前記第１電流信号との第２偏差を演算する第２減算器と、前記第２偏差がゼロまたはゼロに近い値となるように制御して第２増幅信号を生成する第２増幅器と、前記第２増幅信号と前記所定の搬送波とを比較し、第１比較結果を前記第１スイッチング素子へ出力する第１比較器と、前記第１比較結果の論理否定を前記第２スイッチング素子へ出力する第１論理否定回路と、前記出力電圧指令と前記第１電圧信号との第３偏差を演算する第３減算器と、前記第３偏差がゼロまたはゼロに近い値となるように制御して第３増幅信号を生成する第３増幅器と、前記第３増幅信号と前記第２電流信号との第４偏差を演算する第４減算器と、前記第４偏差がゼロまたはゼロに近い値となるように制御して第４増幅信号を生成する第４増幅器と、前記第４増幅信号と前記所定の搬送波とを比較し、第２比較結果を前記第４スイッチング素子へ出力する第２比較器と、前記第２比較結果の論理否定を前記第３スイッチング素子へ出力する第２論理否定回路と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、安定した制御が可能な電力変換装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本実施形態に係る電力変換装置の構成の一例を示す図である。

【図2A】本実施形態に係る電力変換装置のシミュレーション結果の一例を示す図である。

【図2B】従来に係る電力変換装置のシミュレーション結果の一例を示す図である。

【図3】従来に係る電力変換装置の構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。同一の構成要素には原則として同一の参照番号を付して、重複する説明を省略する。

【0021】

＜電力変換装置の構成＞
図１を参照して、本実施形態に係る電力変換装置１の構成の一例について説明する。

【0022】

電力変換装置１は、直流電源１０と、第１負荷２１と、第２負荷２２と、第１レグ３１と、第２レグ３２と、第１リアクトルと６１と、第２リアクトル６２と、第１電圧検出器７１と、第２電圧検出器７２と、第１電流検出器８１と、第２電流検出器８２と、制御回路２と、を備える。

【0023】

直流電源１０は、一方の端子（例えば、正極端子）が、第１電圧検出器７１の一方の端子、第１負荷２１の一方の端子、および第１レグ３１の一方の端子と接続される。また、直流電源１０は、他方の端子（例えば、負極端子）が、第２レグ３２の他方の端子、第２負荷２２の他方の端子、および第２電圧検出器７２の他方の端子と接続される。

【0024】

直流電源１０は、その構成が特に限定されるものではなく、例えば、バッテリである。電力変換装置１が電車に搭載される場合、直流電源１０は、例えば、電車の架線、直流電力が伝送される電源系統に相当する。

【0025】

第１負荷２１は、例えば、容量性負荷である。第１負荷２１は、第１レグ３１と並列に接続される。例えば、第１負荷２１は、一方の端子が、第１レグ３１の一方の端子と接続され、他方の端子が、第１レグ３１の他方の端子と接続される。

【0026】

第２負荷２２は、例えば、容量性負荷である。第２負荷２２は、第２レグ３２と並列に接続される。例えば、第２負荷２２は、一方の端子が、第２レグ３２の一方の端子と接続され、他方の端子が、第２レグ３２の他方の端子と接続される。

【0027】

第１レグ３１は、少なくとも２つのスイッチング素子を備えることが好ましい。第１レグ３１は、例えば、第１スイッチング素子４１と第２スイッチング素子４２とが直列接続されて構成される。第１スイッチング素子４１のオン時間の第１時比率、および第２スイッチング素子４２のオン時間の第２時比率は、制御回路２により制御される。

【0028】

第２レグ３２は、少なくとも２つのスイッチング素子を備えることが好ましい。第２レグ３２は、例えば、第３スイッチング素子４３と第４スイッチング素子４４とが直列接続されて構成される。第３スイッチング素子４３のオン時間の第３時比率、および第４スイッチング素子４４のオン時間の第４時比率は、制御回路２により制御される。

【0029】

第１スイッチング素子４１、第２スイッチング素子４２、第３スイッチング素子４３、および第４スイッチング素子４４は、例えば、ＩＢＧＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）とダイオードとが逆並列接続されて構成されてよい。例えば、各スイッチング素子が、ＩＢＧＴで構成される場合、第１スイッチング素子４１のエミッタと第２スイッチング素子４２のコレクタとが接続され、第３スイッチング素子４３のエミッタと第４スイッチング素子４４のコレクタとが接続される。なお、各スイッチング素子は、これに限定されず、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などであってもよい。

【0030】

第１リアクトル６１は、第１スイッチング素子４１と第２スイッチング素子４２との間に設けられる第１中点ａと、端子ｃと、の間に設けられる。第１リアクトル６１は、一方の端子が、第１中点ａと接続され、他方の端子が、第１電流検出器８１の一方の端子と接続される。

【0031】

第２リアクトル６２は、端子ｂと、第３スイッチング素子４３と第４スイッチング素子４４との間に設けられる第２中点ｄと、の間に設けられる。第２リアクトル６２は、一方の端子が、端子ｂと接続され、他方の端子が、第２電流検出器８２の一方の端子と接続される。

【0032】

第１電圧検出器７１は、第１負荷２１と並列に接続される。第１電圧検出器７１は、一方の端子が、第１負荷２１の一方の端子および第１レグ３１の一方の端子と接続され、他方の端子が、第１負荷２１の他方の端子および第１レグ３１の他方の端子と接続される。第１電圧検出器７１は、第１負荷２１の電圧（直流電圧）を検出し、第１電圧信号を、制御回路２へ出力する。

【0033】

第２電圧検出器７２は、第２レグ３２と並列に接続される。第２電圧検出器７２は、一方の端子が、第２負荷２２の一方の端子および第２レグ３２の一方の端子と接続され、他方の端子が、第２負荷２２の他方の端子および第２レグ３２の他方の端子と接続される。第２電圧検出器７２は、第２負荷２２の電圧（直流電圧）を検出し、第２電圧信号を、制御回路２へ出力する。

【0034】

第１電圧検出器７１および第２電圧検出器７２は、直流電圧を検出する公知の電圧センサであってよく、例えば、アイソレーションアンプなどで実機構成されてよい。

【0035】

第１電流検出器８１は、一方の端子が、第１リアクトル６１の他方の端子と接続され、他方の端子が、端子ｃと接続される。第１電流検出器８１は、第１リアクトル６１の電流を検出し、第１電流信号を制御回路２へ出力する。

【0036】

第２電流検出器８２は、一方の端子が、第２リアクトル６２の他方の端子と接続され、他方の端子が、第２中点ｄと接続される。第２電流検出器８２は、第２リアクトル６２の電流を検出し、第２電流信号を制御回路２へ出力する。

【0037】

第１電流検出器８１および第２電流検出器８２は、例えば、ＣＴ(current transducer)であってよい。

【0038】

制御回路２は、第２電圧検出器７２から入力された第２電圧信号および第１電流検出器８１から入力される第１電流信号に基づいて、第１スイッチング素子４１のオン時間の第１時比率および第２スイッチング素子４２のオン時間の第２時比率を決定する。また、制御回路２は、第１電圧検出器７１から入力された第１電圧信号および第２電流検出器８２から入力される第２電流信号に基づいて、第３スイッチング素子４３のオン時間の第３時比率および第４スイッチング素子４４のオン時間の第４時比率を決定する。

【0039】

制御回路２は、出力電圧指令発生器１０１と、第１減算器２０１と、第２減算器２０２と、第３減算器２０３と、第４減算器２０４と、第１増幅器３０１と、第２増幅器３０２と、第３増幅器３０３と、第４増幅器３０４と、第１比較器４０１と、第２比較器４０２と、搬送波発生器５００と、第１論理否定回路６０１と、第２論理否定回路６０２と、を備える。

【0040】

出力電圧指令発生器１０１は、第１負荷２１の第１電圧および第２負荷２２の第２電圧を、任意の直流電圧に制御するための出力電圧指令を発生する。出力電圧指令発生器１０１は、出力電圧指令を、第１減算器２０１および第３減算器２０３へ出力する。

【0041】

搬送波発生器５００は、例えば、鋸波、三角波などの所定の搬送波を発生する。搬送波発生器５００は、所定の搬送波を、第１比較器４０１および第２比較器４０２へ出力する。

【0042】

第１減算器２０１は、出力電圧指令発生器１０１から入力された出力電圧指令と第２電圧検出器７２から入力された第２電圧信号との第１偏差を演算し、第１偏差を第１増幅器３０１へ出力する。

【0043】

第１増幅器３０１は、例えば、ＰＩ制御演算を行ってよく、第１減算器２０１から入力された第１偏差が、ゼロあるいはゼロに近い値になるように制御された第１増幅信号を生成し、第２減算器２０２へ出力する。例えば、第１増幅器３０１は、第１偏差を定数倍に増幅演算した増幅演算結果と、第１偏差を積分演算した積分演算結果と、の和を、第１増幅信号として第２減算器２０２へ出力してよい。

【0044】

第２減算器２０２は、第１増幅器３０１から入力された第１増幅信号と第１電流検出器８１から入力された第１電流信号との第２偏差を演算し、第２偏差を第２増幅器３０２へ出力する。

【0045】

第２増幅器３０２は、例えば、ＰＩ制御演算を行ってよく、第２減算器２０２から入力された第２偏差が、ゼロあるいはゼロに近い値になるように制御された第２増幅信号を生成し、第１比較器４０１へ出力する。

【0046】

第１比較器４０１は、第２増幅器３０２から入力された第２増幅信号と搬送波発生器５００から入力された所定の搬送波とを比較し、第１比較結果を、第１スイッチング素子４１および第１論理否定回路６０１へ出力する。例えば、第１比較器４０１は、第２増幅信号と所定の搬送波との大小を比較し、その比較結果に基づいて、ＰＷＭ制御されたオン時間の時比率を示す制御信号を、第１スイッチング素子４１および第１論理否定回路６０１へ出力する。これにより、第１スイッチング素子４１のオン時間の第１時比率が決定されて、第１スイッチング素子４１の開閉状態が制御される。

【0047】

第１論理否定回路６０１は、第１比較器４０１から入力された第１比較結果の論理否定を、第２スイッチング素子４２へ出力する。例えば、第１論理否定回路６０１は、ＰＷＭ制御されたオン時間の時比率を示す制御信号の論理否定信号を、第２スイッチング素子４２へ出力する。これにより、第２スイッチング素子４２のオン時間の第２時比率が決定されて、第２スイッチング素子４２の開閉状態が制御される。

【0048】

第３減算器２０３は、出力電圧指令発生器１０１から入力された出力電圧指令と第１電圧検出器７１から入力された第１電圧信号との第３偏差を演算し、第３偏差を第３増幅器３０３へ出力する。

【0049】

第３増幅器３０３は、例えば、ＰＩ制御演算を行ってよく、第３減算器２０３から入力された第３偏差が、ゼロあるいはゼロに近い値になるように制御された第３増幅信号を生成し、第４減算器２０４へ出力する。例えば、第３増幅器３０３は、第３偏差を定数倍に増幅演算した増幅演算結果と、第３偏差を積分演算した積分演算結果と、の和を、第３増幅信号として第４減算器２０４へ出力してよい。

【0050】

第４減算器２０４は、第３増幅器３０３から入力された第３増幅信号と第２電流検出器８２から入力された第２電流信号との第４偏差を演算し、第４偏差を第４増幅器３０４へ出力する。

【0051】

第４増幅器３０４は、例えば、ＰＩ制御演算を行ってよく、第４減算器２０４から入力された第４偏差が、ゼロあるいはゼロに近い値になるように制御された第４増幅信号を生成し、第２比較器４０２へ出力する。

【0052】

第２比較器４０２は、第４増幅器３０４から入力された第４増幅信号と搬送波発生器５００から入力された所定の搬送波とを比較し、第２比較結果を、第４スイッチング素子４４および第２論理否定回路６０２へ出力する。例えば、第２比較器４０２は、第４増幅信号と所定の搬送波との大小を比較し、その比較結果に基づいて、ＰＷＭ制御されたオン時間の時比率を示す制御信号を、第４スイッチング素子４４および第２論理否定回路６０２へ出力する。これにより、第４スイッチング素子４４のオン時間の第４時比率が決定されて、第４スイッチング素子４４の開閉状態が制御される。

【0053】

第２論理否定回路６０２は、第２比較器４０２から入力された第２比較結果の論理否定を、第３スイッチング素子４３へ出力する。例えば、第２論理否定回路６０２は、ＰＷＭ制御されたオン時間の時比率を示す制御信号の論理否定信号を、第３スイッチング素子４３へ出力する。これにより、第３スイッチング素子４３のオン時間の第３時比率が決定されて、第３スイッチング素子４３の開閉状態が制御される。

【0054】

本実施形態に係る電力変換装置１は、上述した制御回路２を備えることで、安定した制御が可能となる。また、第１増幅器３０１、第２増幅器３０２、第３増幅器３０３、および第４増幅器３０４に対して、ＰＩ制御などの従来から知られる一般的なフィードバック制御理論を応用することができる。また、ラウス・フルビッツの安定判別法にしたがってＰＩ制御のゲインの限界値を定量的に算出すること、ボード線図を用いて直並列チョッパ回路を定量的に解析し、その安定性が理論的に保証されるように、電力変換装置１全体を設計することができる。また、第１リアクトル６１および第２リアクトル６２の電流を陽に制御することで、可能な限り過電流による破損を防止しつつ安定的な動作が可能な電力変換装置１を実現できる。また、第１負荷２１の第１電圧および第２負荷２２の第２電圧を、任意かつ安定的な直流電圧として制御可能な電力変換装置１を実現できる。

【0055】

＜シミュレーション結果＞
図２Ａに示されるように、本実施形態に係る電力変換装置１は、コイル電流を制御しているため、アンバランスな回路定数、アンバランスな負荷電流、入力電圧が変動するなどの悪条件下においても、第１負荷２１の直流電圧Ｖ_Ｏ１および第２負荷２２の直流電圧Ｖ_Ｏ２が、比較的、指令の５００Ｖに追従していることがわかる。

【0056】

一方、図２Ｂに示されるように、従来に係る電力変換装置１’は、コイル電流を制御していないため、過大な電流が機器に生じる可能性があることがわかる。

【0057】

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形および変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。

【符号の説明】

【0058】

１ 電力変換装置
２ 制御回路
１０ 直流電源
２１ 第１負荷
２２ 第２負荷
３１ 第１レグ
３２ 第２レグ
６１ 第１リアクトル
６２ 第２リアクトル
７１ 第１電圧検出器
７２ 第２電圧検出器
８１ 第１電流検出器
８２ 第２電流検出器
１０１ 出力電圧指令発生器
２０１ 第１減算器
２０２ 第２減算器
２０３ 第３減算器
２０４ 第４減算器
３０１ 第１増幅器
３０２ 第２増幅器
３０３ 第３増幅器
３０４ 第４増幅器
４０１ 第１比較器
４０２ 第２比較器
４０３ 第３比較器
４０４ 第４比較器
５００ 搬送波発生器
６０１ 第１論理否定回路
６０２ 第２論理否定回路

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】