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公開番号2025118037
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2024013097
出願日2024-01-31
発明の名称電力変換装置
出願人日産自動車株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H02M 7/12 20060101AFI20250805BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】バルクコンデンサに発生するリプルを小さくすることができる電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置1は、交流電源2に接続されたAC/DCコンバータ回路10と、AC/DCコンバータ回路10の出力端子に並列接続されたバルクコンデンサC1と、バルクコンデンサC1に並列接続された入力端子とバッテリ3に接続される出力端子とを有するDC/DCコンバータ回路20と、バルクコンデンサC1に並列接続された入力端子と交流電力出力部4に接続された出力端子とを有するDC/ACインバータ回路30と、制御回路40とを備える。制御回路40は、交流電源2の交流電圧V1を観測し、DC/ACインバータ回路30が出力する交流電圧V2を交流電源2の交流電圧V1に応じて制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
交流電源の交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ回路と、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータ回路の出力端子に並列接続されたバルクコンデンサと、
前記バルクコンデンサに並列接続された入力端子とバッテリに並列接続される出力端子とを有し、直流電力の電圧変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータ回路と、
前記バルクコンデンサに並列接続された入力端子と交流電力出力部に並列接続された出力端子とを有し、直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバータ回路と、
前記ＡＣ／ＤＣコンバータ回路と前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路と前記ＤＣ／ＡＣインバータ回路とを制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記交流電源の交流電圧を観測し、前記ＤＣ／ＡＣインバータ回路が出力する交流電圧を前記交流電源の交流電圧に応じて制御する、
電力変換装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記制御回路は、前記バルクコンデンサに流れる電流の実効値を検出し、検出した電流の実効値が所定の閾値電流を超えたと判断した場合に、前記交流電源の交流電圧を観測し、前記ＤＣ／ＡＣインバータ回路が出力する交流電圧を前記交流電源の交流電圧に応じて制御する、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記バルクコンデンサに印加される電圧を検出し、検出した電圧が所定の閾値電圧を超えたと判断した場合に、前記交流電源の交流電圧を観測し、前記ＤＣ／ＡＣインバータ回路が出力する交流電圧を前記交流電源の交流電圧に応じて制御する、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御回路は、前記ＤＣ／ＡＣインバータ回路が出力する交流電圧の位相を前記交流電源の交流電圧の位相と０度または１８０の位相差とするように制御する、請求項１～３のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御回路は、前記ＤＣ／ＡＣインバータ回路が出力する交流電圧の位相を前記交流電源の交流電圧の位相と０度または１８０の位相差とし、前記ＤＣ／ＡＣインバータ回路が出力する交流電圧の周波数を前記交流電源の交流電圧の周波数と同期させるように制御する、請求項１～３のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記制御回路は、前記ＤＣ／ＡＣインバータ回路を動作させるためのキャリア電圧信号の位相を前記ＡＣ／ＤＣコンバータ回路を動作させるためのキャリア電圧信号の位相と１８０度の位相差とするように制御する、請求項１～３のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項７】
バルクコンデンサと、
バッテリに並列接続される入力端子と前記バルクコンデンサに並列接続された出力端子とを有し、直流電力の電圧変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータ回路と、
前記バルクコンデンサに並列接続された入力端子と交流負荷に接続される出力端子とを有し、直流電力を交流電力に変換する第１ＤＣ／ＡＣインバータ回路と、
前記バルクコンデンサに並列接続された入力端子と交流電力出力部に接続された出力端子とを有し、直流電力を交流電力に変換する第２ＤＣ／ＡＣインバータ回路と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ回路と前記第１ＤＣ／ＡＣインバータ回路と前記第２ＤＣ／ＡＣインバータ回路とを制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記第１ＤＣ／ＡＣインバータ回路が出力する交流電圧を観測し、前記第２ＤＣ／ＡＣインバータ回路が出力する交流電圧を前記第１ＤＣ／ＡＣインバータ回路が出力する交流電圧に応じて制御する、
電力変換装置。
【請求項８】
前記制御回路は、前記バルクコンデンサに流れる電流の実効値を検出し、検出した電流の実効値が所定の閾値電流を超えたと判断した場合に、前記第１ＤＣ／ＡＣインバータ回路が出力する交流電圧を観測し、前記第２ＤＣ／ＡＣインバータ回路が出力する交流電圧を前記第１ＤＣ／ＡＣインバータ回路が出力する交流電圧に応じて制御する、請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記制御回路は、前記バルクコンデンサに印加される電圧を検出し、検出した電圧が所定の閾値電圧を超えたと判断した場合に、前記第１ＤＣ／ＡＣインバータ回路が出力する交流電圧を観測し、前記第２ＤＣ／ＡＣインバータ回路が出力する交流電圧を前記第１ＤＣ／ＡＣインバータ回路が出力する交流電圧に応じて制御する、請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記制御回路は、前記第２ＤＣ／ＡＣインバータ回路が出力する交流電圧の位相を前記第１ＤＣ／ＡＣインバータ回路が出力する交流電圧の位相と９０度または２７０度の位相差とするように制御する、請求項７～９のいずれかに記載の電力変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
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ものである。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、バルクコンデンサとしての直流コンデンサを介して接続されたＡＣ／ＤＣコンバータとＤＣ／ＤＣコンバータを備え、商用周波数の交流電源の交流電力と直流電力の変換を行う電力変換装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６０２６０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の電力変換装置では、バルクコンデンサに商用周波数の２倍の極低周波の大きなリプルが重畳するため、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流にも商用周波数の２倍の極低周波の大きなリプルが重畳する。そのため、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力に接続された平滑コンデンサには過大リプルが発生し、それを回避するために平滑コンデンサの静電容量を大きくする必要があり、装置の大型化が必要になる。更に、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流の平滑化のために、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側にリアクトルが必要になり、さらなる装置の大型化が必要となる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、バルクコンデンサに発生するリプルを小さくすることができる電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る電力変換装置は、交流電源に接続されたＡＣ／ＤＣコンバータ回路と、ＡＣ／ＤＣコンバータ回路の出力端子に並列接続されたバルクコンデンサと、バルクコンデンサに並列接続された入力端子とバッテリに接続される出力端子とを有するＤＣ／ＤＣコンバータ回路と、バルクコンデンサに並列接続された入力端子と交流電力出力部に接続された出力端子とを有するＤＣ／ＡＣインバータ回路と、制御回路とを備える。制御回路は、交流電源の交流電圧を観測し、ＤＣ／ＡＣインバータ回路が出力する交流電圧を交流電源の交流電圧に応じて制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、バルクコンデンサに発生するリプルを小さくすることができる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】
【０００８】
図１は、第１実施形態に係る電力変換装置の構成を示す回路図である。
図２Ａは、第１実施形態に係る電力変換装置において、位相を同期させる制御を行わない場合の波形図である。
図２Ｂは、第１実施形態に係る電力変換装置において、位相を同期させる制御を行った場合の波形図である。
図３は、第２実施形態に係る電力変換装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
図４Ａは、第２実施形態に係る電力変換装置において、キャリア信号をシフトさせる制御を行わない場合の波形図である。
図４Ｂは、第２実施形態に係る電力変換装置において、キャリア信号をシフトさせる制御を行った場合の波形図である。
図５は、第３実施形態に係る電力変換装置の構成を示す回路図である。
図６Ａは、第３実施形態に係る電力変換装置において、位相を同期させる制御を行わない場合の波形図である。
図６Ｂは、第３実施形態に係る電力変換装置において、位相を同期させる制御を行った場合の波形図である。
図７は、第４実施形態に係る電力変換装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
図８Ａは、第４実施形態に係る電力変換装置において、キャリア信号をシフトさせる制御を行わない場合の波形図である。
図８Ｂは、第４実施形態に係る電力変換装置において、キャリア信号をシフトさせる制御を行った場合の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して、実施形態に係る電力変換装置を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１を用いて、第１実施形態を説明する。
図１は、第１実施形態に係る電力変換装置１の構成を示す回路図である。電力変換装置１は、例えば、電気自動車などに搭載される車載用充電装置として適用可能である。電力変換装置１には、例えば、実効値２００Ｖ、周波数５０Ｈｚ（または６０Ｈｚ）の交流電力が商用電源である交流電源２から入力される。これにより、電力変換装置１では、直流電力によりバッテリ３を充電するとともに、交流電力出力部４に、例えば、家庭用交流出力として、実効値１００Ｖ、周波数５０Ｈｚ（または６０Ｈｚ）の商用周波数の交流電力を出力して交流負荷に供給する。バッテリ３は、例えば、電気自動車に搭載されるリチウムイオン電池（ＬＩＢ）等の二次電池である強電バッテリである。バッテリ３の出力電圧は、例えば、３００～４００Ｖの程度の直流電圧である。
（【００１１】以降は省略されています）

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