特開 2024-30750 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】P2024030750

(43)【公開日】2024-03-07

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20240229BHJP

【ＦＩ】

H02M3/155 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022133841

(22)【出願日】2022-08-25

(71)【出願人】

【識別番号】000002059

【氏名又は名称】シンフォニアテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142022

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 一晃

(72)【発明者】

【氏名】坂本 竜也

(72)【発明者】

【氏名】辻 健太郎

【テーマコード（参考）】

5H730

【Ｆターム（参考）】

5H730AS04

5H730AS05

5H730BB13

5H730BB14

5H730DD02

5H730EE59

5H730FD01

5H730FD31

(57)【要約】

【課題】出力電圧の応答性を向上しつつ出力電圧の安定性も確保できるような電力変換装置を実現する。
【解決手段】電力変換装置は、出力側に出力側リアクトル２２及び出力側コンデンサ２１を有し、出力側コンデンサ２１の出力電圧Ｖｏを調整する。前記電力変換装置は、電圧指令Ｖｒｅｆに応じて出力側コンデンサ２１の出力電圧Ｖｏを制御するように、出力値Ｉｄｃｌ＊を出力する電圧制御部３１と、電圧制御部３１の出力値Ｉｄｃｌ＊に応じて出力側コンデンサ２１の入力電流Ｉｃを制御する電流制御部３２と、を有する。電流制御部３２は、電圧制御部３１の出力値Ｉｄｃｌ＊と出力側コンデンサ２１の入力電流Ｉｃとが比例関係になるように、出力側リアクトル２２のリアクトル推定値及び内部抵抗推定値を用いてフィードフォワード制御を行うフィードフォワード制御部４０を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

出力側にリアクトル及びコンデンサを有し、前記コンデンサの出力電圧を調整する電力変換装置であって、
電圧指令に応じて前記コンデンサの出力電圧を制御するように、所定の出力値を出力する電圧制御部と、
前記電圧制御部の出力値に応じて前記コンデンサの入力電流を制御する電流制御部と、
を有し、
前記電流制御部は、
前記電圧制御部の出力値と前記コンデンサの入力電流とが比例関係になるように、前記リアクトルのリアクトル推定値及び内部抵抗推定値を用いてフィードフォワード制御を行うフィードフォワード制御部を有する、
電力変換装置。

【請求項2】

請求項１に記載の電力変換装置において、
前記フィードフォワード制御部は、前記電流制御部の伝達関数が定数になるように、前記リアクトルのリアクトル推定値及び内部抵抗推定値を用いてフィードフォワード制御を行う、
電力変換装置。

【請求項3】

請求項２に記載の電力変換装置において、
前記フィードフォワード制御部は、前記電圧制御部の出力値に電力変換装置の出力電流を加算して得られる電流目標値に基づいて、前記リアクトルの入力電圧に対してフィードフォワード制御を行う、
電力変換装置。

【請求項4】

請求項３に記載の電力変換装置において、
前記電流制御部は、
前記リアクトルを流れる電流を前記電流目標値に対してフィードバックするフィードバック部をさらに有する、
電力変換装置。

【請求項5】

請求項３または４に記載の電力変換装置において、
前記リアクトル及び前記コンデンサは、複数の部品を含む回路によって構成されていて、
前記回路は、
前記コンデンサの出力電圧を前記リアクトルの入力電圧に対して減算するリアクトル電圧算出部を有し、
前記電流制御部は、
前記リアクトル電圧算出部による前記出力電圧の減算をキャンセルするように、前記出力電圧を前記入力電圧に加算する電圧加算部をさらに有する、
電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンデンサを有し、前記コンデンサの出力電圧を調整する電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

コンデンサを有し、前記コンデンサの出力電圧を調整する電力変換装置が知られている。このような電力変換装置の一例として、例えば特許文献１には、降圧チョッパ及び昇圧チョッパを備えた直流－直流変換器が開示されている。

【0003】

前記直流－直流変換器では、前記特許文献１の図９に示すように、前記降圧チョッパと前記昇圧チョッパとが、入力電圧を昇圧後、降圧するように接続されている。前記昇圧チョッパは、入力電圧が印加される正極入力端子と負極入力端子との間に接続された入力コンデンサと、前記入力コンデンサに並列に接続されたリアクトル及びスイッチング素子の直列回路と、前記スイッチング素子に並列に接続された還流ダイオード及び中間コンデンサの直列回路とを備える。前記降圧チョッパは、前記中間コンデンサに並列に接続されたスイッチング素子及び還流ダイオードの直列回路と、前記還流ダイオードに並列に接続されたリアクトル及び出力コンデンサの直列回路とを備える。

【0004】

このように、前記図９に示す回路では、直流－直流変換器の出力側である前記降圧チョッパの出力側に、リアクトル及び出力コンデンサが設けられている。このリアクトル及び出力コンデンサによって、前記降圧チョッパの出力電圧を平滑化することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６－１４９８８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

前記特許文献１の図９に示す回路のように出力側に出力コンデンサを有する構成では、前記出力コンデンサの容量を大きくすることにより、出力電圧の安定性を向上させることができる。

【0007】

ところで、近年、電力変換装置の性能向上が求められており、特に、出力電圧の応答性向上が求められている。前記電力変換装置において出力電圧の応答性を向上するためには、前記出力コンデンサの容量を小さくすることが考えられるが、前記出力コンデンサの容量が小さくなると、出力電圧の安定性が低下する。

【0008】

そのため、出力電圧の応答性を向上しつつ出力電圧の安定性も確保できるような電力変換装置が求められている。

【0009】

本発明の目的は、出力電圧の応答性を向上しつつ出力電圧の安定性も確保できるような電力変換装置を実現することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一実施形態に係る電力変換装置は、出力側にリアクトル及びコンデンサを有し、前記コンデンサの出力電圧を調整する。前記電力変換装置は、電圧指令に応じて前記コンデンサの出力電圧を制御するように、所定の出力値を出力する電圧制御部と、前記電圧制御部の出力値に応じて前記コンデンサの入力電流を制御する電流制御部と、を有する。前記電流制御部は、前記電圧制御部の出力値と前記コンデンサの入力電流とが比例関係になるように、前記リアクトルのリアクトル推定値及び内部抵抗推定値を用いてフィードフォワード制御を行うフィードフォワード制御部を有する（第１の構成）。

【0011】

これにより、電圧制御部の出力値に基づいてコンデンサの入力電流をコントロールできるため、出力電流の影響を受けずに、前記コンデンサの出力電圧を調整できる。よって、前記コンデンサの出力電圧の応答性を向上できる。したがって、負荷変動が生じた場合でも出力電圧の応答性が高い電力変換装置を実現できる。

【0012】

前記第１の構成において、前記フィードフォワード制御部は、前記電流制御部の伝達関数が定数になるように、前記リアクトルのリアクトル推定値及び内部抵抗推定値を用いてフィードフォワード制御を行う（第２の構成）。

【0013】

これにより、電圧制御部の出力値とコンデンサの入力電流とを容易に比例関係にすることができる。よって、第１の構成を容易に実現できる。

【0014】

前記第２の構成において、前記フィードフォワード制御部は、前記電圧制御部の出力値に電力変換装置の出力電流を加算して得られる電流目標値に基づいて、前記リアクトルの入力電圧に対してフィードフォワード制御を行う（第３の構成）。

【0015】

これにより、電力変換装置の出力電流を考慮した電流目標値に基づいてフィードフォワード制御を行って、前記電流制御部の伝達関数を定数にすることができる。よって、第１の構成を実現できる。

【0016】

したがって、負荷が変動した場合でも、出力電流の影響を受けることなく、出力電圧の応答性が高い電力変換装置を実現できる。

【0017】

前記第３の構成において、前記電流制御部は、前記リアクトルを流れる電流を前記電流目標値に対してフィードバックするフィードバック部をさらに有する（第４の構成）。

【0018】

フィードフォワード制御部及び出力電圧に生じる誤差を、リアクトルを流れる電流のフィードバックによって打ち消すことができる。よって、電圧制御部の出力値に基づいてコンデンサの入力電流をより精度良く調整できる。

【0019】

前記第３または第４の構成において、前記負荷部及び前記コンデンサは、複数の部品を含む回路によって構成されている。前記回路は、前記コンデンサの出力電圧を前記リアクトルの入力電圧に対して減算するリアクトル電圧算出部を有する。前記電流制御部は、前記リアクトル電圧算出部による前記出力電圧の減算をキャンセルするように、前記出力電圧を前記入力電圧に加算する電圧加算部をさらに有する（第５の構成）。

【0020】

これにより、電流制御部においてコンデンサの出力電圧の影響を排除できるため、前記電流制御部の制御ブロックを簡略化できる。よって、負荷が変動した場合でも、出力電圧の影響を受けずに、電圧制御部の出力値に基づいて前記コンデンサの出力電圧を調整できる。したがって、出力電圧の応答性をより向上することができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明の一実施形態に係る電力変換装置は、出力側にリアクトル及びコンデンサを有する。また、前記電力変換装置は、前記コンデンサの出力電圧を制御する電圧制御部と、前記電圧制御部の出力値に応じて前記コンデンサの入力電流を制御する電流制御部とを有する。前記電流制御部は、前記電圧制御部の出力値と前記コンデンサの入力電流とが比例関係になるように、前記リアクトルのリアクトル推定値及び内部抵抗推定値を用いてフィードフォワード制御を行うフィードフォワード制御部を有する。

【0022】

これにより、電圧制御部の出力値に基づいてコンデンサの入力電流をコントロールできるため、出力電流の影響を受けずに、前記コンデンサの出力電圧を調整できる。よって、前記コンデンサの出力電圧の応答性を向上できる。したがって、負荷変動が生じた場合に出力電圧の応答性が高い電力変換装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、実施形態に係る電力変換装置の概略構成を示す図である。

【図2】図２は、従来の制御の概略を示す制御ブロック図である。

【図3】図３は、本実施形態の制御の概略を示す制御ブロック図である。

【図4】図４は、本実施形態の制御の等価ブロック図である。

【図5】図５は、本実施形態の制御における各位置での制御ゲインの変化の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

【0025】

（全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係る電力変換装置１の概略構成を示す図である。この電力変換装置１は、入力電圧を昇圧した後に降圧して、所定の出力電圧を出力する。電力変換装置１は、例えば、インバータやバッテリの試験を行うためのバッテリ模擬装置（ＢＴＳ）として用いられる。

【0026】

電力変換装置１は、昇圧チョッパ回路１０と、降圧チョッパ回路２０と、制御部３０とを有する。昇圧チョッパ回路１０は、直流電源２に接続されていて、直流電源２から得られる入力電圧を昇圧する。降圧チョッパ回路２０は、昇圧チョッパ回路１０によって昇圧された電圧を降圧して負荷３に出力する。

【0027】

昇圧チョッパ回路１０は、入力側コンデンサ１１と、リアクトル１２と、一対の昇圧側スイッチング素子１３，１４と、中間コンデンサ１５と、還流ダイオード１６，１７とを有する。

【0028】

入力側コンデンサ１１は、前記直流電源の正極側端子と負極側端子との間を電気的に接続している。一対の昇圧側スイッチング素子１３，１４は、電気的に直列に接続されている。一対の昇圧側スイッチング素子１３，１４の中点は、リアクトル１２を介して入力側コンデンサ１１の正極側に電気的に接続されている。一対の昇圧側スイッチング素子１３，１４における一方の端点は、入力側コンデンサ１１の負極側に電気的に接続されている。

【0029】

還流ダイオード１６，１７は、昇圧側スイッチング素子１３，１４に対して電気的に並列に接続されている。還流ダイオード１６，１７は、一対の昇圧側スイッチング素子１３，１４に耐圧を超えるような逆電位がかかった場合に電流が流れるように設けられている。

【0030】

中間コンデンサ１５は、一対の昇圧側スイッチング素子１３，１４に対して電気的に並列に接続されている。

【0031】

上述の構成を有する昇圧チョッパ回路１０は、一対の昇圧側スイッチング素子１３，１４を駆動させることにより、直流電源２から入力される電流を中間コンデンサ１５に流して、直流電源２から入力される電圧を昇圧させる。

【0032】

降圧チョッパ回路２０は、出力側コンデンサ２１と、出力側リアクトル２２と、一対の降圧側スイッチング素子２３，２４と、還流ダイオード２６，２７とを有する。

【0033】

一対の降圧側スイッチング素子２３，２４は、電気的に直列に接続されているとともに、昇圧チョッパ回路１０の中間コンデンサ１５に対して電気的に並列に接続されている。一対の降圧側スイッチング素子２３，２４の中点は、出力側リアクトル２２を介して出力側コンデンサ２１の正極側に電気的に接続されている。一対の降圧側スイッチング素子２３，２４における一方の端点が、出力側コンデンサ２１の負極側に電気的に接続されている。

【0034】

還流ダイオード２６，２７は、降圧側スイッチング素子２３，２４に対して電気的に並列に接続されている。還流ダイオード２６，２７は、一対の降圧側スイッチング素子２３，２４に耐圧を超えるような逆電位がかかった場合に電流が流れるように設けられている。

【0035】

上述の構成を有する降圧チョッパ回路２０は、一対の降圧側スイッチング素子２３，２４を駆動させることにより、昇圧チョッパ回路１０から出力側リアクトル２２に電流を流して、昇圧チョッパ回路１０の出力側の電圧を降圧させる。昇圧チョッパ回路１０は、出力側リアクトル２２及び出力側コンデンサ２１によって電圧を平滑化して、負荷３に出力する。

【0036】

制御部３０は、電圧指令Ｖｒｅｆに応じて、昇圧チョッパ回路１０における一対の昇圧側スイッチング素子１３，１４及び降圧チョッパ回路２０における一対の降圧側スイッチング素子２３，２４の駆動をそれぞれ制御する。制御部３０は、一対の昇圧側スイッチング素子１３，１４及び一対の降圧側スイッチング素子２３，２４の駆動を制御することにより、降圧チョッパ回路２０から負荷３に所定の出力電圧を出力させる。制御部３０は、例えば、デジタルシグナルプロセッサなどによって実現されてもよいし、ソフトウェア等によって実現されてもよい。

【0037】

まず、従来の制御部（以下、制御部１３０という）を備えた電力変換装置について、図２に示す制御ブロック図を用いて説明する。具体的には、制御部１３０は、電圧指令Ｖｒｅｆに応じて降圧チョッパ回路２０から前記所定の出力電圧が出力されるように、一対の昇圧側スイッチング素子１３，１４及び一対の降圧側スイッチング素子２３，２４に対し、電圧制御及び電流制御を行う。

【0038】

詳しくは、制御部１３０は、電圧制御部３１と、電流制御部３２と、電圧偏差演算部３３と、電流加算部３４と、電流偏差演算部３５とを有する。なお、特に図示しないが、降圧側チョッパ回路において、出力側リアクトル２２及び出力側コンデンサ２１は、一対の降圧側スイッチング素子２３，２４とともに回路基板上に回路Ｂの一部として設けられている。回路Ｂは、リアクトル電圧算出部３６及びコンデンサ電流算出部３７を含む。

【0039】

電圧偏差演算部３３は、電圧指令Ｖｒｅｆと降圧チョッパ回路２０の出力電圧Ｖｏ（出力側コンデンサ２１の出力電圧）との差を求める。電圧制御部３１は、部電圧偏差演算部３３によって求められた前記差に基づいて、出力電圧Ｖｏを制御するための出力値Ｉｄｃｌ＊を生成して出力する。なお、出力値Ｉｄｃｌ＊は、本発明における所定の出力値である。

【0040】

出力値Ｉｄｃｌ＊には、電流加算部３４によって降圧チョッパ回路２０の出力電流Ｉｏ（出力側コンデンサ２１の出力電流）が加算され、電流偏差演算部３５によって降圧チョッパ回路２０の出力側リアクトル２２の出力電流Ｉｄｃｌが減算される。減算後に得られた信号は、電流制御部３２に入力される。これにより、電流制御部３２によって、出力側コンデンサ２１の出力電流Ｉｏ及び出力側リアクトル２２の出力電流Ｉｄｃｌを考慮した電流制御が可能になる。

【0041】

電流制御部３２は、入力された信号に基づいて、出力側リアクトル２２に所定の電流Ｉｄｃｌが流れるように、出力側リアクトル２２に対する入力電圧Ｖｉｎを生成する。この入力電圧Ｖｉｎに対し、リアクトル電圧算出部３６によって出力側コンデンサ２１の出力電圧Ｖｏが減算される。減算後に得られた信号は、出力側リアクトル２２に入力される。

【0042】

出力側リアクトル２２の出力電流Ｉｄｃｌに対し、コンデンサ電流算出部３７によって出力側コンデンサ２１の出力電流Ｉｏが減算される。減算後に得られた信号は、入力電流Ｉｃとして出力側コンデンサ２１に入力される。

【0043】

電流制御部３２及び出力側リアクトル２２の伝達関数をＰ１とし、電圧制御部３１の伝達関数をＧｃとし、出力側コンデンサ２１の伝達関数をＰ２とすると、上述の制御部１３０を備えた電力変化装置の出力電圧Ｖｏは、下式によって、表される。なお、出力側リアクトル２２の伝達関数には、出力側リアクトル２２等の内部抵抗の成分も含まれている。

【数1】

【0044】

上式において、Ｐ１は時間経過とともに１になるため、定常状態では、第２項はゼロである。しかし、過渡的には、第２項はゼロにならないため、出力電圧Ｖｏは、出力電流Ｉｏの影響を受ける。よって、負荷変動時の出力電流Ｉｏの変化によって、出力電圧Ｖｏは安定しない可能性がある。

【0045】

これに対し、本実施形態の電力変換装置１は、上述の制御部１３０の代わりに、図３に示す制御ブロック図で表される制御を実現可能な制御部３０を有する。制御部３０は、上述のような出力電圧Ｖｏに対する出力電流Ｉｏの影響を排除するために、従来の制御部１３０の構成に加えて、フィードフォワード制御部４０と、電圧加算部５０とを有する。

【0046】

電圧加算部５０は、出力側リアクトル２２の入力電圧Ｖｉｎに対して出力側コンデンサ２１の出力電圧Ｖｏを加算する。また、電圧加算部５０において、入力電圧Ｖｉｎには、後述するフィードフォワード制御部４０の指令値も加算される。

【0047】

上述のように電圧加算部５０で出力側リアクトル２２の入力電圧Ｖｉｎに対して出力側コンデンサ２１の出力電圧Ｖｏを加算することにより、出力側リアクトル２２の出力電流Ｉｄｃｌと入力電圧Ｖｉｎとの関係は、下式によって表される。

【数2】

【0048】

したがって、電力変換装置１の制御ブロックにおいて出力電圧Ｖｏの成分を排除できるため、前記制御ブロックを簡略化できる。すなわち、出力側リアクトル２２の入力電圧Ｖｉｎに対する出力電圧Ｖｏの減算をキャンセルすることにより、出力側リアクトル２２の出力電流Ｉｄｃｌにおける出力電圧Ｖｏの影響を排除できる。

【0049】

フィードフォワード制御部４０は、電圧加算部５０で、出力側リアクトル２２の入力電圧Ｖｉｎに対して、指令値Ｌ・（ｓ＋ｒ／Ｌ）（Ｉｄｃｌ＊＋Ｉｏ）を足す。前記指令値には、出力側リアクトル２２のリアクトル推定値（Ｌ）及び内部抵抗推定値（ｒ）の成分が含まれている。内部抵抗推定値は、電力変換装置１の出力側における内部抵抗の推定値である。

【0050】

フィードフォワード制御部４０は、指令値生成部４１を有し、指令値生成部４１で生成された前記指令値を、電圧加算部５０によって、出力側リアクトル２２の入力電圧Ｖｉｎに加算する。上述のようにフィードフォワード制御部４０によって入力電圧Ｖｉｎに対して前記指令値を加算することにより、［数２］から下式が導かれる。

【数3】

【0051】

よって、出力側コンデンサ２１の入力電流Ｉｃは、以下のように表される。
Ｉｃ＝Ｉｄｃｌ－Ｉｏ
＝（Ｉｄｃｌ＊＋Ｉｏ）－Ｉｏ
＝Ｉｄｃｌ＊

【0052】

これにより、出力側コンデンサ２１の出力電流Ｉｏは、電圧制御部３１から出力される出力値Ｉｄｃｌ＊と等しくなる。よって、図３に示す制御ブロック図は、図４に示すような等価ブロック図で表される。

【0053】

したがって、電力変換装置１が本実施形態のような制御部３０を有することにより、出力電圧Ｖｏが出力電流Ｉｏの影響を受けない制御系を実現できる。よって、負荷変動時でも安定した出力電圧Ｖｏが得られる。

【0054】

なお、フィードフォワード制御部４０から入力される前記指令値と出力電圧Ｖｏの検出値とには誤差があるが、電流偏差演算部３５によるＩｄｃｌのフィードバックによって、前記誤差を定常的に打ち消すことができる。電流偏差演算部３５によるＩｄｃｌのフィードバックを行うのが、本発明のフィードバック部６０である。

【0055】

図５（ａ）から（ｄ）に、上述のような構成を有する制御部３０において、出力側コンデンサ２１の出力電流Ｉｏの変化と、図３に示す（ａ）から（ｄ）の各位置における制御ゲインの変化との関係を示す。

【0056】

従来の制御部１３０では、電流制御部３２によって生成される入力電圧Ｖｉｎを出力側リアクトル２２に入力していため、例えば図５（ａ）に示す制御ゲインによって制御が行われていた。

【0057】

これに対し、本実施形態の制御部３０では、電圧加算部５０によって、入力電圧Ｖｉｎに出力電圧Ｖｏを加算するため、例えば図５（ｂ）に示す制御ゲインが図５（ａ）に示す制御ゲインに加算される。また、制御部３０では、フィードフォワード制御部４０及び電圧加算部５０によって、入力電圧Ｖｉｎに指令値を加算するため、例えば図５（ｃ）に示す制御ゲインが図５（ａ）に示す制御ゲインにさらに加算される。これにより、電圧加算部５０によって加算された後の制御ゲインは、図５（ｄ）に示す制御ゲインとなる。図５（ｄ）に示す制御ゲインは、出力電流の変化に対して追従している。したがって、電力変換装置１は、負荷３に変動が生じた場合でも出力電圧Ｖｏの応答性の向上を図ることができる。

【0058】

本実施形態に係る電力変換装置１は、出力側に出力側リアクトル２２及び出力側コンデンサ２１を有し、出力側コンデンサ２１の出力電圧Ｖｏを調整する。電力変換装置１は、電圧指令Ｖｒｅｆに応じて出力側コンデンサ２１の出力電圧Ｖｏを制御するように、出力値Ｉｄｃｌ＊を出力する電圧制御部３１と、電圧制御部３１の出力値Ｉｄｃｌ＊に応じて出力側コンデンサ２１の入力電流Ｉｃを制御する電流制御部３２と、を有する。電流制御部３２は、電圧制御部３１の出力値Ｉｄｃｌ＊と出力側コンデンサ２１の入力電流Ｉｃとが比例関係になるように、出力側リアクトル２２のリアクトル推定値及び内部抵抗推定値を用いてフィードフォワード制御を行うフィードフォワード制御部４０を有する。

【0059】

これにより、電圧制御部３１の出力値Ｉｄｃｌに基づいて出力側コンデンサ２１の入力電流Ｉｃをコントロールできる。そのため、出力電流Ｉｏの影響を受けずに、出力側コンデンサ２１の出力電圧Ｖｏを調整できる。よって、出力側コンデンサ２１の出力電圧Ｖｏの応答性を向上できる。したがって、負荷３に変動が生じた場合でも出力電圧Ｖｏの応答性が高い電力変換装置１を実現できる。

【0060】

また、本実施形態では、フィードフォワード制御部４０は、電流制御部３２の伝達関数が定数になるように、出力側リアクトル２２のリアクトル推定値及び内部抵抗推定値を用いてフィードフォワード制御を行う。

【0061】

これにより、電圧制御部３１の出力値Ｉｄｃｌ＊と出力側コンデンサ２１の入力電流Ｉｃとを容易に比例関係にすることができる。よって、本実施形態の構成を容易に実現できる。

【0062】

また、本実施形態では、フィードフォワード制御部４０は、電圧制御部３１の出力値Ｉｄｃｌ＊に電力変換装置の出力電流Ｉｏを加算して得られる電流目標値に基づいて、出力側リアクトル２２の入力電圧Ｖｉｎに対してフィードフォワード制御を行う。

【0063】

これにより、電力変換装置１の出力電流Ｉｏを考慮した電流目標値に基づいてフィードフォワード制御を行って、電流制御部３２の伝達関数を定数にすることができる。よって、本実施形態の構成を実現できる。

【0064】

したがって、負荷が変動した場合でも、出力電流Ｉｏの影響を受けることなく、出力電圧Ｖｏの応答性が高い電力変換装置１を実現できる。

【0065】

また、本実施形態では、電流制御部３２は、出力側リアクトル２２を流れる電流Ｉｄｃｌを前記電流目標値に対してフィードバックするフィードバック部６０をさらに有する。

【0066】

フィードフォワード制御部４０及び出力電圧Ｖｏに生じる誤差を、出力側リアクトル２２の出力電流Ｉｄｃｌのフィードバックによって打ち消すことができる。よって、電圧制御部３１の出力値Ｉｄｃｌ＊に基づいて出力側コンデンサ２１の入力電流Ｉｃをより精度良く調整できる。

【0067】

また、本実施形態では、出力側リアクトル２２及び出力側コンデンサ２１は、複数の部品を含む回路Ｂによって構成されている。回路Ｂは、出力側コンデンサ２１の出力電圧Ｖｏを出力側リアクトル２２の入力電圧Ｖｉｎに対して減算するリアクトル電圧算出部３６を有する。電流制御部３２は、リアクトル電圧算出部３６による出力電圧Ｖｏの減算をキャンセルするように、出力電圧Ｖｏを入力電圧Ｖｉｎに加算する電圧加算部５０をさらに有する。

【0068】

これにより、電流制御部３２において出力側コンデンサ２１の出力電圧Ｖｏの影響を排除できるため、電流制御部３２の制御ブロックを簡略化できる。よって、負荷が変動した場合でも、出力電圧Ｖｏの影響を受けずに、電圧制御部３１の出力値Ｉｄｃｌ＊に基づいて出力側コンデンサ２１の出力電圧Ｖｏを調整できる。したがって、出力電圧Ｖｏの応答性をより向上することができる。

【0069】

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

【0070】

前記実施形態では、電力変換装置１は、昇圧チョッパ回路１０と、降圧チョッパ回路２０と、制御部３０とを有する。しかしながら、電力変換装置は、昇圧チョッパ回路を含む装置であってもよいし、降圧チョッパ回路を含む装置であってもよい。また、電力変換装置は、昇圧チョッパ回路及び降圧チョッパ回路以外の構成を含んでいてもよい。電力変換装置は、昇圧チョッパ回路及び降圧チョッパ回路を含んでいなくてもよい。電力変換装置は、出力側にリアクトル及びコンデンサを有していれば、どのような構成を有する電力変換装置であってもよい。

【0071】

前記実施形態では、制御部３０は、出力側コンデンサ２１の出力電流Ｉｏが電圧制御部３１から出力される出力値Ｉｄｃｌ＊と等しくなるように構成されている。しかしながら、制御部は、出力側コンデンサの出力電流と電圧制御部から出力される出力値とが比例関係になるように構成されていてもよい。すなわち、出力側コンデンサの出力電流と電圧制御部から出力される出力値との関係が、１対１の関係でなくてもよい。

【0072】

前記実施形態では、フィードフォワード制御部４０は、電圧加算部５０で、出力側リアクトル２２の入力電圧Ｖｉｎに対して、指令値Ｌ・（ｓ＋ｒ／Ｌ）（Ｉｄｃｌ＊＋Ｉｏ）を足す。しかしながら、フィードフォワード制御部は、電圧制御部の出力値と出力側コンデンサの入力電流とが比例関係になるように出力側リアクトルのリアクトル推定値及び内部抵抗推定値を用いてフィードフォワード制御を行う構成であれば、どのような構成を有していてもよい。

【0073】

前記実施形態では、電流制御部３２は、電圧制御部３１の出力値Ｉｄｃｌ＊に出力電流Ｉｏが加算されて得られる電流目標値に対し、出力側リアクトル２２を流れる電流Ｉｄｃｌを、電流偏差演算部３５によってフィードバックするフィードバック部６０を有する。しかしながら、電流制御部は、フィードバック部を有していなくてもよい。

【0074】

前記実施形態では、回路Ｂは、出力側リアクトル２２、出力側コンデンサ２１、リアクトル電圧算出部３６及びコンデンサ電流算出部３７を有する。しかしながら、回路は、出力側リアクトル、出力側コンデンサ、リアクトル電圧算出部及びコンデンサ電流算出部の少なくとも一つを含んでいなくてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0075】

本発明は、出力側にリアクトル及びコンデンサを有し、前記コンデンサの出力電圧を調整する電力変換装置に利用可能である。

【符号の説明】

【0076】

１ 電力変換装置
２ 直流電源
３ 負荷
１０ 昇圧チョッパ回路
１１ 入力側コンデンサ
１２ リアクトル
１３、１４ 昇圧側スイッチング素子
１５ 中間コンデンサ
１６、１７ 還流ダイオード
２０ 降圧チョッパ回路
２１ 出力側コンデンサ（コンデンサ）
２２ 出力側リアクトル（リアクトル）
２３、２４ 降圧側スイッチング素子
２６、２７ 還流ダイオード
３０、１３０ 制御部
３１ 電圧制御部
３２ 電流制御部
３３ 電圧偏差演算部
３４ 電流加算部
３５ 電流偏差演算部
３６ リアクトル電圧算出部
３７ コンデンサ電流算出部
４０ フィードフォワード制御部
４１ 指令値生成部
５０ 電圧加算部
６０ フィードバック部
Ｂ 回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】