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公開番号2025085477
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-05
出願番号2023199380
出願日2023-11-24
発明の名称電力変換装置
出願人オムロン株式会社
代理人弁理士法人秀和特許事務所
主分類H02M 3/28 20060101AFI20250529BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】励磁電流の大きさを調整することで、0A付近の電流を送電できる電力変換装置を提供する。
【解決手段】本電力変換装置は、入力端子対と、出力端子対と、第1コンデンサと、第2コンデンサと、第1スイッチング部と、第2スイッチング部と、トランスと、上位装置から入力される指令値に応じて上記第1スイッチング部及び上記第2スイッチング部のスイッチングを制御することで昇圧モード、降圧モードとを切り替える制御部と、を備える。上記制御部は、上記入力電圧が上記出力電圧以下の場合に上記降圧モードから上記昇圧モードに切り替える場合、または、上記出力端子対から出力させる出力電流を上記昇圧モードにおいて0Aを含む所定範囲内の電流から、上記所定範囲外の電流に変更する場合に、上記昇圧モードの位相シフト量軸上の開始地点以前に存在する所定区間において上記降圧モードのスイッチング制御を行う昇圧内降圧モードに切り替える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
入力端子対と、
出力端子対と、
前記入力端子対に並列に接続された第１コンデンサと、
前記出力端子対に並列に接続された第２コンデンサと、
前記第１コンデンサに接続される第１スイッチング部と、
前記第２コンデンサに接続される第２スイッチング部と、
前記第１スイッチング部と前記第２スイッチング部との間に配置されるトランスと、
上位装置から入力される指令値に応じて、前記入力端子対に入力される入力電圧よりも高い出力電圧を前記出力端子対から出力するよう前記第１スイッチング部及び前記第２スイッチング部のスイッチングを制御する昇圧モードと、前記入力電圧よりも低い前記出力電圧を前記出力端子対から出力するよう前記第１スイッチング部及び前記第２スイッチング部のスイッチングを制御する降圧モードとを切り替える制御部と、を備え、
前記制御部は、前記入力電圧が前記出力電圧以下の場合に前記降圧モードから前記昇圧モードに切り替える場合、または、前記昇圧モードにおいて０Ａから所定範囲内の電流から、前記所定範囲外の電流に前記出力端子対から出力させる出力電流を変更する場合に、前記昇圧モードの位相シフト量軸上の開始地点以前に存在する所定区間において前記降圧モードのスイッチング制御を行う昇圧内降圧モードを用いる、
電力変換装置。
続きを表示（約 570 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記昇圧内降圧モードの間に前記出力電圧が前記入力電圧未満となったことを検知すると、前記昇圧内降圧モードから前記降圧モードに切り替える、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記昇圧モードの間に前記入力電圧が前記出力電圧以下となったことを検知すると、前記昇圧モードを維持、または、前記昇圧モードから前記昇圧内降圧モードに切り替える、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記降圧モードが実行される区間は第１の区間であり、前記昇圧モードが実行される区間は第３の区間であり、
前記昇圧内降圧モードが実行される前記所定区間は前記第１の区間、及び、前記第３の区間より短い区間であり、
前記制御部は、
前記第１スイッチング部及び前記第２スイッチング部のそれぞれに対してＰＷＭ信号を供給することで、前記昇圧モード、前記降圧モード及び前記昇圧内降圧モードの各モードにおけるスイッチング制御を実行し、
前記昇圧内降圧モードにおける前記ＰＷＭ信号は、前記降圧モードにおいて前記第１の区間で出力される波形を前記所定区間に収まるように位相シフト量軸方向で圧縮した信号である、
請求項１に記載の電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、電力変換装置である双方向のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、特許文献１に記載されているように、昇圧動作と降圧動作との間で制御を切り替える際に、制御信号の位相の遅れ量を調整する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－１２１１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータにおいては、入力側の入力電圧が出力側の出力電圧以下の場合に昇圧動作で出力側に送電すると、励磁電流の影響等により０Ａ付近の電流を出力できないことがある。
【０００５】
開示の技術の１つの側面は、励磁電流の大きさを調整することで、０Ａ付近の電流を送電できる電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示の技術の１つの側面は、次のような電力変換装置によって例示される。本電力変換装置は、入力端子対と、出力端子対と、上記入力端子対に並列に接続された第１コンデンサと、上記出力端子対に並列に接続された第２コンデンサと、上記第１コンデンサに接続される第１スイッチング部と、上記第２コンデンサに接続される第２スイッチング部と、上記第１スイッチング部と上記第２スイッチング部との間に配置されるトランスと、上位装置から入力される指令値に応じて、上記入力端子対に入力される入力電圧よりも高い出力電圧を上記出力端子対から出力するよう上記第１スイッチング部及び上記第２スイッチング部のスイッチングを制御する昇圧モードと、上記入力電圧よりも低い上記出力電圧を上記出力端子対から出力するよう上記第１スイッチング部及び上記第２スイッチング部のスイッチングを制御する降圧モードとを切り替える制御部と、を備える。上記制御部は、上記入力電圧が上記出力電圧以下の場合に上記降圧モードから上記昇圧モードに切り替える場合、または、上記出力端子対から出力させる出力電流を上記昇圧モードにおいて０Ａから所定範囲内の電流から、上記所定範囲外の電流に上記出力端子対から出力させる出力電流を変更する場合に、上記昇圧モードの位相シフト量軸上の開始地点以前に存在する所定区間において上記降圧モードのスイッチング制御を行う昇圧内降圧モードを用いる。
【０００７】
ここで、０Ａから所定範囲内の電流は、例えば、０Ａ付近の電流を意味する。本電力変換装置によれば、入力電圧が出力電圧以下の状態における昇圧モードの位相シフト量軸上の開始地点以前に存在する所定区間や、昇圧モードにおいて０Ａから所定範囲内の電流から、所定範囲外の電流に前記出力端子対から出力させる出力電流を変更する場合において、降圧モード（昇圧内降圧モード）が実行される。本電力変換装置によれば、昇圧内降圧モードが実行されることで、各スイッチの導通時間が調整されることで上記トランスを流れる励磁電流が抑制され、ひいては、電力変換装置が０Ａ付近の電流を出力できるようになる。
【０００８】
本電力変換装置は、次の特徴をさらに備えてもよい。上記制御部は、上記昇圧内降圧モードの間に上記出力電圧が上記入力電圧未満となったことを検知すると、上記昇圧内降圧モードから上記降圧モードに切り替える。また、上記制御部は、上記昇圧モードの間に上記入力電圧が上記出力電圧以下となったことを検知すると、上記昇圧モードを維持、または、前記昇圧モードから上記昇圧内降圧モードに切り替える。本電力変換装置は、このような特徴を備えることで、入力電圧及び出力電圧の関係に応じて昇圧モード、降圧モード、昇圧内降圧モードを切り替えることができる。
【０００９】
本電力変換装置は、次の特徴をさらに備えてもよい。上記降圧モードが実行される区間は第１の区間であり、上記昇圧モードが実行される区間は第３の区間であり、上記昇圧内降圧モードが実行される上記所定区間は上記第１の区間及び、上記第３の区間より短い区間である。そして、上記制御部は、上記第１スイッチング部及び上記第２スイッチング部のそれぞれに対してＰＷＭ信号を供給することで、上記昇圧モード、上記降圧モード及び上記昇圧内降圧モードの各モードにおけるスイッチング制御を実行し、上記昇圧内降圧モードにおける上記ＰＷＭ信号は、上記降圧モードにおいて上記第１の区間で出力される波形を上記所定区間に収まるように位相シフト量軸方向で圧縮した信号である。上記昇圧内降圧モードにおける上記ＰＷＭ信号がこのように規定されることで降圧モードから昇圧モードに遷移する場合にＰＷＭ波形の接続が滑らかになるため、モード間の切り替えがシームレスになる。
【発明の効果】
【００１０】
開示の技術によれば、励磁電流の大きさを調整することで、０Ａ付近の電流を送電できる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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