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公開番号2025122381
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-21
出願番号2024017815
出願日2024-02-08
発明の名称電源装置の制御装置及び電源装置の制御方法
出願人新電元工業株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250814BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】フライングキャパシタの電圧を安定化し、フライングキャパシタやスイッチング素子を過電圧から保護し、動作を安定化させること。
【解決手段】電源装置の制御装置は、第1スイッチング素子と、第2スイッチング素子と、コンデンサとを含む、フライングキャパシタを含む電源装置を制御する制御装置であって、制御装置は、電源装置からの出力電流が閾値に達した場合に第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子の動作を停止させ、第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子の動作を停止させてからスイッチング周期の整数倍の時間経過後に第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子の動作を開始させる。
【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、コンデンサとを含み、前記第１スイッチング素子のドレインが前記コンデンサの一端に電気的に接続され、前記第１スイッチング素子のソースが前記第２スイッチング素子のドレインに電気的に接続され、前記第２スイッチング素子のソースが前記コンデンサの他端に接続されたキャパシタ回路を少なくとも１つ含む１つ以上のアーム回路を備えたフライングキャパシタを含む電源装置を制御する制御装置であって、
前記制御装置は、前記電源装置からの出力電流が閾値に達した場合に前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の動作を停止させ、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の動作を停止させてからスイッチング周期の整数倍の時間経過後に前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の動作を開始させる、
電源装置の制御装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記制御装置は、スイッチング制御部と、リミッタ制御部と、リミッタ復帰制御部と、第１比較部と、第２比較部と、を備え、
前記スイッチング制御部は、前記電源装置の電圧指令値又は電流指令値に応じて、第１レベルの信号又は第２レベルの信号を第２比較部の入力に出力し、
前記リミッタ制御部は、前記電源装置の出力電流が閾値未満のときには第１レベルの信号を前記リミッタ復帰制御部及び前記第１比較部の一方の入力に出力し、前記電源装置の出力電流が閾値に達した場合に第２レベルの信号を前記リミッタ復帰制御部及び前記第１比較部の一方の入力に出力し、
前記リミッタ復帰制御部は、前記リミッタ制御部から第１レベルの信号を受けた場合、第１レベルの信号を前記第１比較部の他方の入力に出力し、前記リミッタ制御部から第２レベルの信号を受けた場合、第２レベルの信号を前記第１比較部の他方の入力に出力し、かつ前記第２レベルの信号を受けてから前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のスイッチング周期の整数倍の時間経過後に、第１レベルの信号を前記第１比較部の他方の入力に出力し、
前記第１比較部は、一方及び他方の入力のそれぞれに第１レベルの信号が入力された場合にのみ、第１レベルの信号を前記第２比較部の他方の入力に出力し、
前記第２比較部は、一方及び他方の入力のそれぞれに第１レベルの信号が入力された場合にのみ、第１レベルの信号を前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子に出力し、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子を動作させ、それ以外の場合に記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子を停止させる、
請求項１に記載の電源装置の制御装置。
【請求項３】
第１スイッチング素子と、第２スイッチング素子と、コンデンサとを含み、前記第１スイッチング素子のドレインが前記コンデンサの一端に電気的に接続され、前記第１スイッチング素子のソースが前記第２スイッチング素子のドレインに電気的に接続され、前記第２スイッチング素子のソースが前記コンデンサの他端に接続されたキャパシタ回路を少なくとも１つ含む１つ以上のアーム回路を備えたフライングキャパシタを含む電源装置の制御方法であって、
前記電源装置からの出力電流が閾値を超えた場合に前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の動作を停止させ、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の動作を停止させてからスイッチング周期の整数倍の時間経過後に前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の動作を開始させる、
電源装置の制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電源装置の制御装置及び電源装置の制御方法に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、フライングキャパシタ方式のコンバータの電圧バランスを制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－２２５２１４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に記載の技術は、インバータが正しく動作していることが前提となる。インバータは、過負荷耐量向上機能として、各素子を過電流から保護するために、出力電流値が閾値を超えると、ハードウェアがＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号の出力を停止するピークリミッタ機能を有する。ピークリミッタ機能は、出力電流値が閾値から低下すると、ＰＷＭ信号の出力を復帰する。ピークリミッタ機能は、ＰＷＭ信号の出力の停止と復帰とを繰り返すことで、各素子を保護しながら負荷に電力を供給することができる。このようなピークリミッタ機能は、ＰＷＭ信号の１スイッチング周期とは非同期で行われるため、各スイッチング素子の動作タイミングがずれてしまうことがある。このため、各フライングキャパシタの電圧が変動し、各フライングキャパシタや各スイッチング素子に過電圧がかかり、破損してしまうおそれがある。またフライングキャパシタ電圧が規定の電圧を維持できなくなると、意図した電圧が出力できなくなってしまう。
【０００５】
本開示は、フライングキャパシタ方式の電源装置において、ピークリミッタ機能が動作しても、電源装置が備える各フライングキャパシタ電圧を安定させ、フライングキャパシタや各スイッチング素子を過電圧から保護し、電源装置の動作を安定化させることのできる電源装置の制御装置及び電源装置の制御方法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】
本開示の一態様の電源装置の制御装置は、第１スイッチング素子と、第２スイッチング素子と、コンデンサとを含み、前記第１スイッチング素子のドレインが前記コンデンサの一端に電気的に接続され、前記第１スイッチング素子のソースが前記第２スイッチング素子のドレインに電気的に接続され、前記第２スイッチング素子のソースが前記コンデンサの他端に接続されたキャパシタ回路を少なくとも１つ含む１つ以上のアーム回路を備えたフライングキャパシタを含む電源装置を制御する制御装置であって、前記制御装置は、前記電源装置からの出力電流が閾値に達した場合に前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の動作を停止させ、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の動作を停止させてからスイッチング周期の整数倍の時間経過後に前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の動作を開始させる。
【０００７】
本開示の電源装置の制御装置において、前記制御装置は、スイッチング制御部と、リミッタ制御部と、リミッタ復帰制御部と、第１比較部と、第２比較部と、を備え、前記スイッチング制御部は、前記電源装置の電圧指令値又は電流指令値に応じて、第１レベルの信号又は第２レベルの信号を第２比較部の入力に出力し、前記リミッタ制御部は、前記電源装置の出力電流が閾値未満のときには第１レベルの信号を前記リミッタ復帰制御部及び前記第１比較部の一方の入力に出力し、前記電源装置の出力電流が閾値に達した場合に第２レベルの信号を前記リミッタ復帰制御部及び前記第１比較部の一方の入力に出力し、前記リミッタ復帰制御部は、前記リミッタ制御部から第１レベルの信号を受けた場合、第１レベルの信号を前記第１比較部の他方の入力に出力し、前記リミッタ制御部から第２レベルの信号を受けた場合、第２レベルの信号を前記第１比較部の他方の入力に出力し、かつ前記第２レベルの信号を受けてから前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のスイッチング周期の整数倍の時間経過後に、第１レベルの信号を前記第１比較部の他方の入力に出力し、前記第１比較部は、一方及び他方の入力のそれぞれに第１レベルの信号が入力された場合にのみ、第１レベルの信号を前記第２比較部の他方の入力に出力し、前記第２比較部は、一方及び他方の入力のそれぞれに第１レベルの信号が入力された場合にのみ、第１レベルの信号を前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子に出力し、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子を動作させ、それ以外の場合に記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子を停止させる。
【０００８】
本開示の一態様の電源装置の制御方法は、第１スイッチング素子と、第２スイッチング素子と、コンデンサとを含み、前記第１スイッチング素子のドレインが前記コンデンサの一端に電気的に接続され、前記第１スイッチング素子のソースが前記第２スイッチング素子のドレインに電気的に接続され、前記第２スイッチング素子のソースが前記コンデンサの他端に接続されたキャパシタ回路を少なくとも１つ含む１つ以上のアーム回路を備えたフライングキャパシタを含む電源装置の制御方法であって、前記電源装置からの出力電流が閾値を超えた場合に前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の動作を停止させ、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の動作を停止させてからスイッチング周期の整数倍の時間経過後に前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の動作を開始させる。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、フライングキャパシタ方式の電源装置において、ピークリミッタ機能が動作しても、電源装置が備える各フライングキャパシタの電圧を安定させ、フライングキャパシタや各スイッチング素子を過電圧から保護し、電源装置の動作を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、実施形態に係る電源装置の構成例を示す図である。
図２は、比較例に係る第１アーム回路の制御方法を説明するための図である。
図３は、実施形態に係る第１アーム回路の制御方法を説明するための図である。
図４は、比較例に係る制御装置の構成例を示すブロック図である。
図５は、比較例に係るスイッチング動作を説明するための図である。
図６は、実施形態に係る制御装置の構成例を示す図である。
図７は、実施形態に係るスイッチング動作を説明するための図である。
図８は、実施形態に係るシミュレーション波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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