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公開番号2025152655
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024054657
出願日2024-03-28
発明の名称電力変換装置
出願人株式会社豊田自動織機,学校法人立命館
代理人個人,個人
主分類H02M 3/28 20060101AFI20251002BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】DC/DCコンバータの高調波成分を低減できる電力変換装置を提供すること。
【解決手段】制御部30は、スイッチングにより生じる高調波を低減するように、トランスTRの一次側の両端に第1電圧波形vaを印加し、及びトランスTRの二次側の両端に第2電圧波形vbを印加する。第1電圧波形vaは、一次側ブリッジ回路B1のスイッチングに伴う矩形波の正負の切り替えタイミングを第1基準を中心とした点対称の波形であって、第1所定期間内で5回以上の電圧変化を有する。第2電圧波形vbは、二次側ブリッジ回路B2のスイッチングに伴う矩形波の正負の切り替えタイミングを第2基準を中心とした点対称の波形であって、第2所定期間内で5回以上の電圧変化を有する。第1電圧波形vaと、第2電圧波形vbとは、電力変換装置10の動作に伴う所定の位相差が生じた波形であって、同一の時間間隔において変化する波形である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１直流電源に接続され、複数のレグを有する一次側ブリッジ回路と、
第２直流電源に接続され、前記一次側ブリッジ回路と同数のレグを有する二次側ブリッジ回路と、
一次側巻線と、二次側巻線と、前記一次側巻線、又は前記二次側巻線の少なくとも一方に接続されたリアクトルとを有するトランスと、を備えるＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記一次側ブリッジ回路と、前記二次側ブリッジ回路とを制御する制御部と、を備え、
前記一次側巻線に接続されたリアクトルは、それぞれが、一端に前記一次側ブリッジ回路が接続され、他端に前記一次側巻線が接続され、又は前記二次側巻線に接続されたリアクトルは、それぞれが、一端に前記二次側ブリッジ回路が接続され、他端に前記二次側巻線が接続され、
前記制御部は、スイッチングにより生じる高調波を低減するように、前記トランスの一次の両端に第１電圧波形を印加し、及び前記トランスの二次の両端に第２電圧波形を印加し、
前記第１電圧波形は、前記一次側ブリッジ回路の前記スイッチングに伴う矩形波の正負の切り替えタイミングのうち、いずれかのタイミングを第１基準とした第１所定期間において、前記第１基準を中心とした点対称の波形であって、前記第１所定期間内で５回以上の電圧変化を有し、
前記第２電圧波形は、前記二次側ブリッジ回路の前記スイッチングに伴う矩形波の正負の切り替えタイミングのうち、いずれかのタイミングを第２基準とした第２所定期間において、前記第２基準を中心とした点対称の波形であって、前記第２所定期間内で５回以上の電圧変化を有し、
前記第１電圧波形と、前記第２電圧波形とは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作に伴う所定の位相差が生じた波形であって、同一の時間間隔において変化する波形である、
電力変換装置。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、車両に搭載され、
前記スイッチングは、数ｋＨｚから数十ｋＨｚのスイッチング周波数により実行され、
前記第１電圧波形、及び前記第２電圧波形は、前記スイッチングにより生じる高調波のうち、３次の高調波を低減するように設定される、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、車両に搭載され、
前記スイッチングは、数ｋＨｚから数十ｋＨｚのスイッチング周波数により実行され、
前記第１電圧波形、及び前記第２電圧波形は、前記スイッチングにより生じる高調波のうち、５次の高調波を低減するように設定される、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
第１直流電源に接続され、複数のレグを有する一次側ブリッジ回路と、
第２直流電源に接続され、前記一次側ブリッジ回路と同数のレグを有する二次側ブリッジ回路と、
一次側巻線と、二次側巻線と、前記一次側巻線、又は前記二次側巻線の少なくとも一方に接続されたリアクトルとを有するトランスを備えるＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記一次側ブリッジ回路と、前記二次側ブリッジ回路とを制御しつつ、前記トランスの各レグの一次側端子間に印加する一次側電圧波形と、二次側端子間に印加する二次側電圧波形とを、所定の周波数で位相をずらすように前記一次側ブリッジ回路、及び前記二次側ブリッジ回路が有するスイッチング素子を制御する制御部、とを備え、
前記一次側巻線に接続されたリアクトルは、それぞれが、一端に前記一次側ブリッジ回路が接続され、他端に前記一次側巻線が接続され、又は前記二次側巻線に接続されたリアクトルは、それぞれが、一端に前記二次側ブリッジ回路が接続され、他端に前記二次側巻線が接続され、
前記制御部は、前記一次側電圧波形と前記二次側電圧波形それぞれの電圧波形が、１８０度矩形波に対して、前記１８０度矩形波の正負の切り替わりにタイミングを基準とした所定の位相であって、第１位相、第２位相、第３位相、及び第４位相について、その大きさが、前記第４位相の値が最も大きく、前記第４位相、前記第３位相、前記第２位相、及び前記第１位相の順に小さくなる場合であって、かつ前記第１位相が０である場合、前記タイミングを基準とした正側の前記第３位相から前記第４位相までの範囲、及び負側の前記第４位相から前記第３位相までの範囲について、正負逆の電圧とした電圧波形となる様に制御しつつ、
前記タイミングを基準とした正側の前記第１位相から前記第２位相までの範囲、及び負側の前記第２位相から前記第１位相までの範囲について、正負逆の電圧とした電圧波形となる様に制御する、
電力変換装置。
【請求項５】
前記第４位相から前記第３位相を差し引いた値と、前記第３位相から前記第２位相を差し引いた値とは、等しい、
請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
第１直流電源に接続され、複数のレグを有する一次側ブリッジ回路と、
第２直流電源に接続され、前記一次側ブリッジ回路と同数のレグを有する二次側ブリッジ回路と、
一次側巻線と、二次側巻線と、前記一次側巻線、又は前記二次側巻線の少なくとも一方に接続されたリアクトルとを有するトランスを備えるＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記一次側ブリッジ回路と、前記二次側ブリッジ回路とを制御しつつ、前記トランスの各レグの一次側端子間に印加する一次側電圧波形と、二次側端子間に印加する二次側電圧波形とを、所定の周波数で位相をずらすように前記一次側ブリッジ回路、及び前記二次側ブリッジ回路が有するスイッチング素子を制御する制御部、とを備え、
前記一次側巻線に接続されたリアクトルは、それぞれが、一端に前記一次側ブリッジ回路が接続され、他端に前記一次側巻線が接続され、又は前記二次側巻線に接続されたリアクトルは、それぞれが、一端に前記二次側ブリッジ回路が接続され、他端に前記二次側巻線が接続され、
前記制御部は、前記一次側電圧波形と前記二次側電圧波形それぞれの電圧波形が、１８０度矩形波に対して、前記１８０度矩形波の正負の切り替わりにタイミングを基準とした所定の位相であって、第１位相、第２位相、及び第３位相について、その大きさが、前記第３位相の値が最も大きく、前記第３位相、前記第２位相、及び前記第１位相の順に小さくなる場合であって、かつ前記第１位相が０である場合、前記タイミングを基準とした正側の前記第２位相から前記第３位相までの範囲、及び負側の前記第３位相から前記第２位相までの範囲について、正負逆の電圧とした電圧波形となる様に制御する、
電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
続きを表示（約 3,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、制御に用いる電流検出信号にローパスフィルタを入れることで、信号の高調波成分を除去する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１１０２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示の技術では、制御に用いる信号において、高調波成分を除去することができても、主回路部分の高調波成分を除去することまでは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成する電力変換装置は、第１直流電源に接続され、複数のレグを有する一次側ブリッジ回路と、第２直流電源に接続され、前記一次側ブリッジ回路と同数のレグを有する二次側ブリッジ回路と、一次側巻線と、二次側巻線と、前記一次側巻線、又は前記二次側巻線の少なくとも一方に接続されたリアクトルとを有するトランスと、を備えるＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータと、前記一次側ブリッジ回路と、前記二次側ブリッジ回路とを制御する制御部と、を備え、前記一次側巻線に接続されたリアクトルは、それぞれが、一端に前記一次側ブリッジ回路が接続され、他端に前記一次側巻線が接続され、又は前記二次側巻線に接続されたリアクトルは、それぞれが、一端に前記二次側ブリッジ回路が接続され、他端に前記二次側巻線が接続され、前記制御部は、スイッチングにより生じる高調波を低減するように、前記トランスの一次の両端に第１電圧波形を印加し、及び前記トランスの二次の両端に第２電圧波形を印加し、前記第１電圧波形は、前記一次側ブリッジ回路の前記スイッチングに伴う矩形波の正負の切り替えタイミングのうち、いずれかのタイミングを第１基準とした第１所定期間において、前記第１基準を中心とした点対称の波形であって、前記第１所定期間内で５回以上の電圧変化を有し、前記第２電圧波形は、前記二次側ブリッジ回路の前記スイッチングに伴う矩形波の正負の切り替えタイミングのうち、いずれかのタイミングを第２基準とした第２所定期間において、前記第２基準を中心とした点対称の波形であって、前記第２所定期間内で５回以上の電圧変化を有し、前記第１電圧波形と、前記第２電圧波形とは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作に伴う所定の位相差が生じた波形であって、同一の時間間隔において変化する波形である。
【０００６】
かかる構成によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータの高調波成分を低減できる。
上記目的を達成する電力変換装置において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、車両に搭載され、前記スイッチングは、数ｋＨｚから数十ｋＨｚのスイッチング周波数により実行され、前記第１電圧波形、及び前記第２電圧波形は、前記スイッチングにより生じる高調波のうち、３次の高調波を低減するように設定されてもよい。
【０００７】
かかる構成によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータの低次高調波のうち、３次高調波を低減できる。
上記目的を達成する電力変換装置において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、車両に搭載され、前記スイッチングは、数ｋＨｚから数十ｋＨｚのスイッチング周波数により実行され、前記第１電圧波形、及び前記第２電圧波形は、前記スイッチングにより生じる高調波のうち、５次の高調波を低減するように設定されてもよい。
【０００８】
かかる構成によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータの低次高調波のうち、５次高調波を低減できる。
上記目的を達成する電力変換装置は、第１直流電源に接続され、複数のレグを有する一次側ブリッジ回路と、第２直流電源に接続され、前記一次側ブリッジ回路と同数のレグを有する二次側ブリッジ回路と、一次側巻線と、二次側巻線と、前記一次側巻線、又は前記二次側巻線の少なくとも一方に接続されたリアクトルとを有するトランスを備えるＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータと、前記一次側ブリッジ回路と、前記二次側ブリッジ回路とを制御しつつ、前記トランスの各レグの一次側端子間に印加する一次側電圧波形と、二次側端子間に印加する二次側電圧波形とを、所定の周波数で位相をずらすように前記一次側ブリッジ回路、及び前記二次側ブリッジ回路が有するスイッチング素子を制御する制御部、とを備え、前記一次側巻線に接続されたリアクトルは、それぞれが、一端に前記一次側ブリッジ回路が接続され、他端に前記一次側巻線が接続され、又は前記二次側巻線に接続されたリアクトルは、それぞれが、一端に前記二次側ブリッジ回路が接続され、他端に前記二次側巻線が接続され、前記制御部は、前記一次側電圧波形と前記二次側電圧波形それぞれの電圧波形が、１８０度矩形波に対して、前記１８０度矩形波の正負の切り替わりにタイミングを基準とした所定の位相であって、第１位相、第２位相、第３位相、及び第４位相について、その大きさが、前記第４位相の値が最も大きく、前記第４位相、前記第３位相、前記第２位相、及び前記第１位相の順に小さくなる場合であって、かつ前記第１位相が０である場合、前記タイミングを基準とした正側の前記第３位相から前記第４位相までの範囲、及び負側の前記第４位相から前記第３位相までの範囲について、正負逆の電圧とした電圧波形となる様に制御しつつ、前記タイミングを基準とした正側の前記第１位相から前記第２位相までの範囲、及び負側の前記第２位相から前記第１位相までの範囲について、正負逆の電圧とした電圧波形となる様に制御する。
【０００９】
かかる構成によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータの高調波成分を低減できる。
上記目的を達成する電力変換装置において、前記第４位相から前記第３位相を差し引いた値と、前記第３位相から前記第２位相を差し引いた値とは、等しくてもよい。
【００１０】
かかる構成によれば、所定の位相を特定する演算を簡便に行うことができる。
上記目的を達成する電力変換装置は、第１直流電源に接続され、複数のレグを有する一次側ブリッジ回路と、第２直流電源に接続され、前記一次側ブリッジ回路と同数のレグを有する二次側ブリッジ回路と、一次側巻線と、二次側巻線と、前記一次側巻線、又は前記二次側巻線の少なくとも一方に接続されたリアクトルとを有するトランスを備えるＤＡＢ方式のＤＣ／ＤＣコンバータと、前記一次側ブリッジ回路と、前記二次側ブリッジ回路とを制御しつつ、前記トランスの各レグの一次側端子間に印加する一次側電圧波形と、二次側端子間に印加する二次側電圧波形とを、所定の周波数で位相をずらすように前記一次側ブリッジ回路、及び前記二次側ブリッジ回路が有するスイッチング素子を制御する制御部、とを備え、前記一次側巻線に接続されたリアクトルは、それぞれが、一端に前記一次側ブリッジ回路が接続され、他端に前記一次側巻線が接続され、又は前記二次側巻線に接続されたリアクトルは、それぞれが、一端に前記二次側ブリッジ回路が接続され、他端に前記二次側巻線が接続され、前記制御部は、前記一次側電圧波形と前記二次側電圧波形それぞれの電圧波形が、１８０度矩形波に対して、前記１８０度矩形波の正負の切り替わりにタイミングを基準とした所定の位相であって、第１位相、第２位相、及び第３位相について、その大きさが、前記第３位相の値が最も大きく、前記第３位相、前記第２位相、及び前記第１位相の順に小さくなる場合であって、かつ前記第１位相が０である場合、前記タイミングを基準とした正側の前記第２位相から前記第３位相までの範囲、及び負側の前記第３位相から前記第２位相までの範囲について、正負逆の電圧とした電圧波形となる様に制御する。
（【００１１】以降は省略されています）

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