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公開番号2025121041
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-19
出願番号2024016205
出願日2024-02-06
発明の名称電力変換装置
出願人株式会社明電舎
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02M 3/155 20060101AFI20250812BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】装置の大型化やコスト増加、故障リスク増加を抑制するとともに、位相シフトPWM制御を適用した電力変換装置を提供する。
【解決手段】第1、第2レグleg1、leg2は、直流電源と、直流電源に並列接続されたフルブリッジ回路の第1～第Nユニット41～4Nと、を有する。第1～第Nユニット41～4Nのu相とv相にリアクトルL11～L(2N)2の一端がそれぞれ接続される。第1レグLeg1の第1～第Nユニット41～4Nのu相に接続されたリアクトルの他端同士を接続して出力端子とする。また、第2レグlegの各ユニットのv相に接続されたリアクトルの他端同士を接続して出力端子とする。制御部は、位相シフトPWM制御により第1、第2レグleg1、leg2の第1～第Nユニット41～4Nのスイッチング素子を制御する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
直流電源と、前記直流電源に並列接続されたフルブリッジ回路の第１～第Ｎ（Ｎ：２以上の自然数）ユニットと、を有する第１、第２レグと、
前記第１～第Ｎユニットのｕ相とｖ相に一端がそれぞれ接続されたリアクトルと、
位相シフトＰＷＭ制御により前記第１、第２レグの前記第１～第Ｎユニットのスイッチング素子を制御する制御部と、
を備え、
前記第１レグの前記第１～第Ｎユニットのｕ相に接続された前記リアクトルの他端同士を接続した端子と、前記第２レグの各ユニットのｖ相に接続された前記リアクトルの他端同士を接続した端子と、を出力端子とし、
前記第１レグの前記第１～第Ｎユニットのｖ相に接続された前記リアクトルの他端と前記第２レグの前記第１～第Ｎユニットのｕ相に接続された前記リアクトルの他端を接続したことを特徴とする電力変換装置。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
直流電源と、前記直流電源に並列接続されたフルブリッジ回路の第１～第Ｎ（Ｎ：２以上の自然数）ユニットと、を有する第１、第２レグと、
前記第１～第Ｎユニットのｕ相とｖ相に一端がそれぞれ接続されたリアクトルと、
位相シフトＰＷＭ制御により前記第１、第２レグの前記第１～第Ｎユニットのスイッチング素子を制御する制御部と、
を備え、
前記第１レグの前記第１～第Ｎユニットのｕ相に接続された前記リアクトルの他端同士を接続した端子と、前記第２レグの前記第１～第Ｎユニットのｖ相に接続された前記リアクトルの他端同士を接続した端子と、を出力端子とし、
前記第１レグの第ｋ（ｋ：１～Ｎの整数）ユニットのｖ相に接続された前記リアクトルの他端と前記第２レグの第ｋユニットのｕ相に接続された前記リアクトルの他端同士を接続したことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
前記制御部は、
各レグにおけるｕ相電流平均値とｖ相電流平均値を算出し、
各レグ各ユニットのｕ相電流測定値と各レグにおける前記ｕ相電流平均値の差分と、各レグ各ユニットのｖ相電流測定値と各レグにおける前記ｖ相電流平均値の差分と、を算出し、
各前記差分に横流抑制ゲインを乗算して横流抑制補正値を算出し、
ｄｕｔｙに前記横流抑制補正値を加算して補正し、補正後のｄｕｔｙに基づいて前記第１～第Ｎユニットのスイッチング素子を制御することを特徴とする請求項１または２記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第１～第Ｎユニットに電流流入している時は三角波キャリアの傾きが＋の期間中はｄｕｔｙにマイナスのデッドタイム補償量を加算して補正し、前記第１～第Ｎユニットに電流流出している時は前記三角波キャリアの傾きが－の期間中は前記ｄｕｔｙにプラスのデッドタイム補償量を加算して補正し、補正後のｄｕｔｙに基づいて前記第１～第Ｎユニットのスイッチング素子を制御することを特徴とする請求項１または２記載の電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願発明は、直並列化によって大容量化したチョッパ回路に、位相シフトＰＷＭ制御を適用して出力電流リプルを低減した電力変換装置に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
図１に特許文献１における電力変換装置の回路構成を示す。図１（ａ）では、直流電圧２ａとセル２ｂを接続した単位ユニット２１～２Ｎを直並列化し、大容量の電力変換装置を構成している。また、セル２ｂに図１（ｂ）のようなフルブリッジ回路、制御に位相シフトＰＷＭ制御を適用することで、出力コンデンサＣに流れる電流リプルが低減され、出力コンデンサＣの電圧リプルが低減される。
【０００３】
しかし、図１の構成では各ユニットに一つずつ直流電圧２ａが必要であり、１ユニット当たりの部品点数が多い。そのため、大容量化に伴いユニット数を増加させた場合の装置の大型化やコスト増加、故障リスク増加が懸念される。
【０００４】
そこで、図２に示すように１つの直流電圧２ａに複数のセル２１～２Ｎを並列接続する電力変換装置の回路構成が考えられる。ただし、図１はＮ台のユニット（直流電圧＋セル）が直列接続された集まりをレグとしレグを並列接続する構成であったが、図２では並列接続されたＮ台のユニット（セルのみ）２１～２Ｎと１つの直流電圧２ａの集まりをレグとし、レグを直列接続する構成としている。
【０００５】
このような構成とすることで、セル数と直流電圧数を別々に設定可能となり、装置構成の最適化による部品点数の削減が可能となる。しかし、直流電圧を共通化することは異なるユニット間でのアーム短絡によるデバイスの破壊を引き起こすため、図２の回路構成では位相シフトＰＷＭ制御を適用することができない。
【０００６】
そこで、図３に示す特許文献２の回路構成のように、各セルのすべての出力部にリアクトルＬ１１～Ｌ４２を挿入することで過電流を抑制する。このリアクトルは電力変換装置の出力リアクトル及び横流抑制リアクトルを兼ねることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０２２－１２１０４号公報
特開２０２２－７４６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献２では高速なスイッチングを目的としており、位相シフトＰＷＭ制御を適用していないためユニット間でのアーム短絡を想定していない。そのため、リアクトルＬ１１～Ｌ４２のインダクタンス値は小さい。
【０００９】
一方、位相シフトＰＷＭ制御を適用する場合は、アーム短絡ループが発生するスイッチングパターンが必ず存在するため、リアクトルＬ１１～Ｌ４２のインダクタンス値はループ電流発生期間中に電流が上昇しすぎない程度に大きな値とする必要がある。
【００１０】
以上示したようなことから、装置の大型化やコスト増加、故障リスク増加を抑制するとともに、位相シフトＰＷＭ制御を適用した電力変換装置を提供することが課題となる。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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