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JP6433536B2 - Power converter - Google Patents
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Description

この発明は、電力変換装置に関するものである。   The present invention relates to a power conversion device.

従来の電力変換装置として、例えば特許文献1で開示されている技術が知られている。特許文献1に記載の電力変換装置は、交流/直流変換を行うAC/DCコンバータと、その後段に配置され、トランスにより一次側と二次側が絶縁された直流/直流変換を行うDC/DCコンバータとを備えており、バッテリ等の負荷に電力を供給する。   As a conventional power conversion device, for example, a technique disclosed in Patent Document 1 is known. The power conversion device described in Patent Literature 1 includes an AC / DC converter that performs AC / DC conversion, and a DC / DC converter that is disposed in a subsequent stage and performs DC / DC conversion in which a primary side and a secondary side are insulated by a transformer. And supplies power to a load such as a battery.

AC/DCコンバータとDC/DCコンバータとは、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)またはMOSFET(Metal−Oxide−Semiconductor Field−Effect Transistor)等のスイッチング素子を備え、制御回路によりPWM制御される。   The AC / DC converter and the DC / DC converter each include a switching element such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT) or a metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET), and are PWM-controlled by a control circuit.

制御回路には、PWM制御部がAC/DCコンバータとDC/DCコンバータとの其々に対して設けられている。PWM制御方式にキャリア比較方式を採用する場合、PWM制御部は、キャリア周波数を演算するキャリア周波数演算部と、Duty指令値とキャリア周波数とを比較してDuty指令値の出力に対応する幅のパルス信号を演算する比較器とで構成される。   In the control circuit, a PWM control unit is provided for each of the AC / DC converter and the DC / DC converter. When the carrier comparison method is adopted as the PWM control method, the PWM control unit compares the carrier frequency calculation unit for calculating the carrier frequency, the pulse having a width corresponding to the output of the duty command value by comparing the duty command value and the carrier frequency. And a comparator for calculating a signal.

Duty指令値は、AC/DCコンバータ、AC/DCコンバータの直流出力を平滑する平滑コンデンサ、および、DC/DCコンバータのそれぞれにおける電圧及び電流をモニタすることで、一定周期毎に演算、更新される。ここで、Duty指令値演算周波数は、制御回路での演算処理を簡素化・負荷低減するために、AC/DCコンバータ及びDC/DCコンバータの駆動周波数よりも低い周波数に設定されることが一般的である。   The duty command value is calculated and updated at regular intervals by monitoring the voltage and current in each of the AC / DC converter, the smoothing capacitor for smoothing the DC output of the AC / DC converter, and the DC / DC converter. . Here, the duty command value calculation frequency is generally set to a frequency lower than the drive frequency of the AC / DC converter and the DC / DC converter in order to simplify the calculation process in the control circuit and reduce the load. It is.

国際公開第2011/151940号International Publication No. 2011/151940

上述したように、Duty指令値演算周波数は、制御回路での演算処理を簡素化・負荷低減するために、AC/DCコンバータ及びDC/DCコンバータの駆動周波数よりも低い周波数に設定されることが一般的である。その場合、特許文献1の電力変換装置では、各コンバータのDuty指令値演算周波数のノイズ成分と、各コンバータのDuty指令値演算周波数と駆動周波数との信号干渉により発生するビートノイズ成分とが、各コンバータの駆動周波数よりも低い周波数帯で発生し、PWM制御部の出力信号に重畳するという課題があった。   As described above, the duty command value calculation frequency may be set to a frequency lower than the drive frequency of the AC / DC converter and the DC / DC converter in order to simplify the calculation process in the control circuit and reduce the load. It is common. In that case, in the power conversion device of Patent Document 1, the noise component of the duty command value calculation frequency of each converter and the beat noise component generated by signal interference between the duty command value calculation frequency of each converter and the drive frequency are each There has been a problem that it occurs in a frequency band lower than the drive frequency of the converter and is superimposed on the output signal of the PWM controller.

各コンバータのスイッチング素子は、上記ノイズ成分が重畳した出力信号により駆動されるため、上記ノイズ成分はスイッチング素子を介して各コンバータに伝搬し、商用電源側に流出する。例えば、各コンバータの駆動周波数を100kHzに設定し、各コンバータのDuty指令値演算周波数を30kHzに設定した場合、商用電源側には、各コンバータのDuty指令値演算周波数のノイズ成分として30kHz、60kHz、90kHzでノイズスペクトルが発生し、各コンバータのDuty指令値演算周波数と駆動周波数との信号干渉により発生するビートノイズ成分として10kHz、40kHz、70kHzでノイズスペクトルが発生する。上記ノイズ成分を公的規格で定められている限度値以下のレベルに低減するためには、商用電源とAC/DCコンバータとの間に数kHz帯域にカットオフ周波数を持つノイズフィルタを接続することが必要となる。そのようなノイズフィルタはサイズが大きく、コストもかかるため、装置の大型化および大幅なコストアップが避けられないという課題があった。   Since the switching element of each converter is driven by an output signal on which the noise component is superimposed, the noise component propagates to each converter via the switching element and flows out to the commercial power source side. For example, when the drive frequency of each converter is set to 100 kHz and the duty command value calculation frequency of each converter is set to 30 kHz, the commercial power supply side has 30 kHz, 60 kHz as noise components of the duty command value calculation frequency of each converter. A noise spectrum is generated at 90 kHz, and noise spectra are generated at 10 kHz, 40 kHz, and 70 kHz as beat noise components generated by signal interference between the duty command value calculation frequency and the drive frequency of each converter. In order to reduce the noise component to a level below the limit value defined in the official standard, a noise filter having a cutoff frequency in the several kHz band is connected between the commercial power supply and the AC / DC converter. Is required. Since such a noise filter is large in size and expensive, there has been a problem that an increase in size of the apparatus and a significant increase in cost are inevitable.

この発明は、かかる課題を解決するために成されたものであって、電力変換部の駆動周波数以下の周波数帯域で発生するノイズを抑制することが可能な電力変換装置を提供することを目的とする。   This invention was made in order to solve this subject, and it aims at providing the power converter device which can suppress the noise which generate | occur | produces in the frequency band below the drive frequency of a power converter part. To do.

この発明は、スイッチング素子を有する電力変換部と、前記スイッチング素子をPWM制御する第1のPWM制御部とを備え、前記第1のPWM制御部は、一定周期毎にDuty指令値を演算するDuty指令値演算部と、前記Duty指令値演算部から出力される前記Duty指令値に対応する幅を有するパルス信号を演算して出力するPWM信号演算部とを有し、前記PWM信号演算部の前記パルス信号により前記電力変換部の前記スイッチング素子が駆動され、前記電力変換部のDuty指令値演算周波数は、前記電力変換部の駆動周波数の整数倍に設定され、前記電力変換部は、交流電圧を直流電圧に変換するAC/DCコンバータから構成されている、電力変換装置である。 The present invention includes a power conversion unit having a switching element, and a first PWM control unit that performs PWM control of the switching element, and the first PWM control unit calculates a duty command value for each fixed period. A command value calculation unit; and a PWM signal calculation unit that calculates and outputs a pulse signal having a width corresponding to the duty command value output from the duty command value calculation unit. The switching element of the power converter is driven by a pulse signal, the duty command value calculation frequency of the power converter is set to an integer multiple of the drive frequency of the power converter, and the power converter It is a power converter device comprised from the AC / DC converter which converts DC into a DC voltage .

この発明による電力変換装置によれば、電力変換部のDuty指令値演算周波数を駆動周波数の整数倍に設定することで、電力変換部の駆動周波数以下の周波数帯域で発生するノイズを抑制できる。   According to the power conversion device of the present invention, by setting the duty command value calculation frequency of the power conversion unit to an integer multiple of the drive frequency, it is possible to suppress noise generated in a frequency band equal to or lower than the drive frequency of the power conversion unit.

この発明の実施の形態1に係る電力変換装置の構成を示した構成図である。It is the block diagram which showed the structure of the power converter device which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る電力変換装置におけるPWM制御部の構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the PWM control part in the power converter device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 従来の電力変換装置と商用電源との間にCISPR16−1−2で規定されるLISNを接続した場合に、LISNのノイズ測定用抵抗の両端で観測される雑音端子電圧を示した図である。When the LISN prescribed | regulated by CISPR16-1-2 is connected between the conventional power converter and commercial power supply, it is the figure which showed the noise terminal voltage observed at the both ends of the resistance for noise measurement of LISN. この発明の実施の形態1に係る電力変換装置と商用電源との間にCISPR16−1−2で規定されるLISNを接続した場合に、LISNのノイズ測定用抵抗の両端で観測される雑音端子電圧を示した図である。Noise terminal voltage observed at both ends of a LISN noise measurement resistor when a LISN defined by CISPR16-1-2 is connected between the power converter according to Embodiment 1 of the present invention and a commercial power supply FIG.

実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1に係る電力変換装置について説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係る電力変換装置の構成を示す図である。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, a power converter according to Embodiment 1 of the present invention will be described. 1 is a diagram showing a configuration of a power conversion device according to Embodiment 1 of the present invention.

図1に示すように、実施の形態1に係る電力変換装置は、商用電源1に接続され、負荷2に電力を供給するまでの要素で構成されている。但し、実施の形態1に係る電力変換装置は、図1に示す商用電源1と負荷2との間の全ての要素を必ずしも含む必要はなく、そのうちの一部だけでもよい。   As shown in FIG. 1, the power conversion device according to Embodiment 1 is configured with elements that are connected to a commercial power source 1 and supply power to a load 2. However, the power conversion device according to the first embodiment does not necessarily include all elements between the commercial power source 1 and the load 2 shown in FIG.

商用電源1には、AC/DCコンバータ100が接続されている。また、AC/DCコンバータ100の後段には、リンクコンデンサとしての第1の平滑コンデンサ10が接続されている。   An AC / DC converter 100 is connected to the commercial power source 1. Further, a first smoothing capacitor 10 as a link capacitor is connected to the subsequent stage of the AC / DC converter 100.

AC/DCコンバータ100は、図1に示すように、第1のダイオードブリッジ3、第1のリアクトル4、半導体スイッチング素子としての第1のMOSFET5、整流ダイオード6で構成されている。   As shown in FIG. 1, the AC / DC converter 100 includes a first diode bridge 3, a first reactor 4, a first MOSFET 5 as a semiconductor switching element, and a rectifier diode 6.

AC/DCコンバータ100において、第1のダイオードブリッジ3は商用電源1に接続されて、商用電源1から入力される交流を全波整流する。第1のダイオードブリッジ3内には、ブリッジ接続された複数のダイオード(図示省略)が設けられている。また、第1のダイオードブリッジ3には、第1のMOSFET5が並列接続されている。また、第1のダイオードブリッジ3と第1のMOSFET5のドレイン端子との間の正側電力ラインに、第1のリアクトル4が直列接続されている。また、第1のMOSFET5のドレイン端子には、整流ダイオード6のアノード端子が接続されている。整流ダイオード6のカソード端子には、正側電力ラインを介して、第1の平滑コンデンサ10の正側端子が接続されている。また、第1のMOSFET5のソース端子には、負側電力ラインを介して、第1の平滑コンデンサ10の負側端子が接続されている。   In the AC / DC converter 100, the first diode bridge 3 is connected to the commercial power source 1, and full-wave rectifies the alternating current input from the commercial power source 1. In the first diode bridge 3, a plurality of bridge-connected diodes (not shown) are provided. A first MOSFET 5 is connected in parallel to the first diode bridge 3. A first reactor 4 is connected in series to the positive power line between the first diode bridge 3 and the drain terminal of the first MOSFET 5. The anode terminal of the rectifier diode 6 is connected to the drain terminal of the first MOSFET 5. The positive terminal of the first smoothing capacitor 10 is connected to the cathode terminal of the rectifier diode 6 via the positive power line. Further, the negative terminal of the first smoothing capacitor 10 is connected to the source terminal of the first MOSFET 5 through the negative power line.

AC/DCコンバータ100は、このように構成され、交流/直流変換を行う。具体的には、AC/DCコンバータ100は、商用電源1の交流電圧を直流電圧に変換する。   The AC / DC converter 100 is configured in this way and performs AC / DC conversion. Specifically, AC / DC converter 100 converts the AC voltage of commercial power supply 1 into a DC voltage.

ここで、図1においては、AC/DCコンバータ100において、半導体スイッチング素子として、MOSFETから構成された第1のMOSFET5を設ける例を示している。しかしながら、この場合に限らず、第1のMOSFET5の代わりに、例えばIGBT等の他の半導体スイッチング素子を設けるようにしてもよい。   Here, FIG. 1 shows an example in which, in the AC / DC converter 100, a first MOSFET 5 composed of a MOSFET is provided as a semiconductor switching element. However, the present invention is not limited to this, and another semiconductor switching element such as an IGBT may be provided instead of the first MOSFET 5.

第1の平滑コンデンサ10は、AC/DCコンバータ100からの直流出力を平滑する。第1の平滑コンデンサ10の後段には、DC/DCコンバータ200が接続され、その後段には、負荷2が接続されている。   The first smoothing capacitor 10 smoothes the DC output from the AC / DC converter 100. A DC / DC converter 200 is connected to the subsequent stage of the first smoothing capacitor 10, and a load 2 is connected to the subsequent stage.

DC/DCコンバータ200は、第2のMOSFET11a、第3のMOSFET11b、第4のMOSFET11c、第5のMOSFET11d、トランス12、第2のダイオードブリッジ13、第2のリアクトル14、平滑コンデンサ15で構成されている。   The DC / DC converter 200 includes a second MOSFET 11a, a third MOSFET 11b, a fourth MOSFET 11c, a fifth MOSFET 11d, a transformer 12, a second diode bridge 13, a second reactor 14, and a smoothing capacitor 15. Yes.

DC/DCコンバータ200において、4つのMOSFET、すなわち、第2のMOSFET11a、第3のMOSFET11b、第4のMOSFET11c、第5のMOSFET11dは、フルブリッジ回路を構成している。すなわち、第2のMOSFET11aのソース端子と第3のMOSFET11bのドレイン端子とが直列接続され、同様に、第4のMOSFET11cのソース端子と第5のMOSFET11dのドレイン端子とが直列接続されている。また、第2のMOSFET11aのドレイン端子と第4のMOSFET11cのドレイン端子とが接続され、同様に、第3のMOSFET11bのソース端子と第5のMOSFET11dのソース端子とが接続されている。このように構成されたフルブリッジ回路は、第1の平滑コンデンサ10に並列接続されており、第1の平滑コンデンサ10の直流電圧を交流電圧に変換する。   In the DC / DC converter 200, the four MOSFETs, that is, the second MOSFET 11a, the third MOSFET 11b, the fourth MOSFET 11c, and the fifth MOSFET 11d constitute a full bridge circuit. That is, the source terminal of the second MOSFET 11a and the drain terminal of the third MOSFET 11b are connected in series, and similarly, the source terminal of the fourth MOSFET 11c and the drain terminal of the fifth MOSFET 11d are connected in series. Further, the drain terminal of the second MOSFET 11a and the drain terminal of the fourth MOSFET 11c are connected, and similarly, the source terminal of the third MOSFET 11b and the source terminal of the fifth MOSFET 11d are connected. The full bridge circuit configured as described above is connected in parallel to the first smoothing capacitor 10 and converts the DC voltage of the first smoothing capacitor 10 into an AC voltage.

トランス12の一次側には、第2のMOSFET11aと第3のMOSFET11bとの接続点と、第4のMOSFET11cと第5のMOSFET11dとの接続点が接続されている。トランス12の二次側には、第2のダイオードブリッジ13が接続されている。第2のダイオードブリッジ13内には、ブリッジ接続された複数のダイオードが設けられている。第2のダイオードブリッジ13の出力には、出力平滑用の第2のリアクトル14と平滑コンデンサ15とが接続され、負荷2へ直流電圧が出力される。   On the primary side of the transformer 12, a connection point between the second MOSFET 11a and the third MOSFET 11b and a connection point between the fourth MOSFET 11c and the fifth MOSFET 11d are connected. A second diode bridge 13 is connected to the secondary side of the transformer 12. In the second diode bridge 13, a plurality of bridge-connected diodes are provided. An output smoothing second reactor 14 and a smoothing capacitor 15 are connected to the output of the second diode bridge 13, and a DC voltage is output to the load 2.

DC/DCコンバータ200は、このように構成され、直流/直流変換を行う。具体的には、DC/DCコンバータ200は、第1の平滑コンデンサ10の電圧をトランス12で絶縁された二次側直流電圧に変換して、負荷2に対して出力する。   The DC / DC converter 200 is configured in this way and performs DC / DC conversion. Specifically, the DC / DC converter 200 converts the voltage of the first smoothing capacitor 10 into a secondary side DC voltage insulated by the transformer 12 and outputs it to the load 2.

ここで、図1においては、DC/DCコンバータ200において、半導体スイッチング素子として、MOSFETから構成された第2〜第5のMOSFET11a〜11dを設ける例を示している。しかしながら、この場合に限らず、第2〜第5のMOSFET11a〜11dの代わりに、例えばIGBT等の他の半導体スイッチング素子を設けるようにしてもよい。   Here, FIG. 1 shows an example in which, in the DC / DC converter 200, the second to fifth MOSFETs 11a to 11d formed of MOSFETs are provided as semiconductor switching elements. However, not limited to this case, other semiconductor switching elements such as IGBTs may be provided instead of the second to fifth MOSFETs 11a to 11d.

以下、AC/DCコンバータ100およびDC/DCコンバータ200の動作原理について説明する。   Hereinafter, the operation principle of the AC / DC converter 100 and the DC / DC converter 200 will be described.

まず、AC/DCコンバータ100の動作原理について簡単に説明する。AC/DCコンバータ100は、上述したように、第1のダイオードブリッジ3、第1のリアクトル4、第1のMOSFET5、整流ダイオード6で構成されている。まず、第1のMOSFET5がオンしたとき、第1のリアクトル4に電流が流れて、第1のリアクトル4にエネルギーが蓄積される。次に、MOSFET5がオフになると、第1のリアクトル4に蓄積されたエネルギーが、第1の平滑コンデンサ10に伝達される。このとき、後述する制御回路300の制御により、第1の平滑コンデンサ10への入力電流波形が正弦波状になるように、MOSFET5のオン/オフをPWM制御することで、力率を改善するよう制御することができる。   First, the operating principle of the AC / DC converter 100 will be briefly described. As described above, the AC / DC converter 100 includes the first diode bridge 3, the first reactor 4, the first MOSFET 5, and the rectifier diode 6. First, when the first MOSFET 5 is turned on, a current flows through the first reactor 4, and energy is accumulated in the first reactor 4. Next, when the MOSFET 5 is turned off, the energy accumulated in the first reactor 4 is transmitted to the first smoothing capacitor 10. At this time, the control of the control circuit 300, which will be described later, is controlled so as to improve the power factor by PWM controlling on / off of the MOSFET 5 so that the input current waveform to the first smoothing capacitor 10 becomes a sine wave. can do.

なお、AC/DCコンバータ100は、図1の構成に限るものではなく、スイッチングによって電力変換する他のAC/DCコンバータ回路で構成されるものであってもよい。   Note that the AC / DC converter 100 is not limited to the configuration of FIG. 1, and may be configured of another AC / DC converter circuit that performs power conversion by switching.

次に、DC/DCコンバータ200の動作原理について簡単に説明する。DC/DCコンバータ200は、上述したように、第2のMOSFET11a、第3のMOSFET11b、第4のMOSFET11c、第5のMOSFET11d、トランス12、第2のダイオードブリッジ13、第2のリアクトル14、平滑コンデンサ15で構成されている。まず、第2のMOFET11a及び第5のMOFET11dの同時オンと、第3のMOFET11b及び第4のMOFET11cの同時オンとが、交互に、同じオン時間で行われる。これらの同時オンにより得られる信号は、トランス12を介してDC/DCコンバータ200の一次側から二次側に伝送される。次に、DC/DCコンバータ200の二次側に伝送された信号に基づいて、第2のMOSFET11a、第3のMOSFET11b、第4のMOSFET11c、第5のMOSFET11dの動作に応じて、第2のダイオードブリッジ13内に設けられた各ダイオード(図示省略)がオン/オフすることで、直流/直流変換される。変換された直流電力は、第2のリアクトル14、及び、第2の平滑コンデンサ15により平滑化されて、負荷2に伝達される。   Next, the operating principle of the DC / DC converter 200 will be briefly described. As described above, the DC / DC converter 200 includes the second MOSFET 11a, the third MOSFET 11b, the fourth MOSFET 11c, the fifth MOSFET 11d, the transformer 12, the second diode bridge 13, the second reactor 14, and the smoothing capacitor. 15. First, simultaneous ON of the second MOFET 11a and the fifth MOFET 11d and simultaneous ON of the third MOFET 11b and the fourth MOFET 11c are alternately performed with the same ON time. A signal obtained by these simultaneous ONs is transmitted from the primary side to the secondary side of the DC / DC converter 200 via the transformer 12. Next, based on the signal transmitted to the secondary side of the DC / DC converter 200, the second diode 11a, the third MOSFET 11b, the fourth MOSFET 11c, and the fifth MOSFET 11d are operated according to the operation of the second diode. When each diode (not shown) provided in the bridge 13 is turned on / off, direct current / direct current conversion is performed. The converted DC power is smoothed by the second reactor 14 and the second smoothing capacitor 15 and transmitted to the load 2.

なお、DC/DCコンバータ200は、図1の構成に限るものではなく、スイッチングによって電力変換する他のDC/DCコンバータ回路で構成されるものであってもよい。   Note that the DC / DC converter 200 is not limited to the configuration of FIG. 1, and may be configured of another DC / DC converter circuit that performs power conversion by switching.

AC/DCコンバータ100とDC/DCコンバータ200のPWM制御は、制御回路300によって行われる。制御回路300には、AC/DCコンバータ100の第1のMOSFET5とDC/DCコンバータ200の第2〜第5のMOSFET11a〜11dとの其々に対してPWM制御部301が設けられている。すなわち、制御回路300には、5つのPWM制御部301が設けられている。但し、第2のMOFET11aと第5のMOFET11dとは同時にオン/オフされるので、PWM制御部301を共用することが可能である。従って、第2のMOFET11aと第5のMOFET11dとに対しては、共通の1つのPWM制御部301を設けるようにしてもよい。また、同様の理由により、第3のMOFET11bと第4のMOFET11cとに対しては、共通の1つのPWM制御部301を設けるようにしてもよい。さらに、Duty指令値演算部302は、AC/DCコンバータ100とDC/DCコンバータ200とに対して、少なくとも其々1つあればよいので、第2のMOSFET11aと第5のMOSFET11dとに対して設けた共通の1つのPWM制御部301のDuty指令値演算部302と、第3のMOSFET11bと第4のMOSFET11cとに対して設けた共通の1つのPWM制御部301のDuty指令値演算部302とを共用することも可能である。図2に、この発明の実施の形態1に係る電力変換装置の制御回路300に設けられた、MOSFET5,11a〜11dをPWM制御するためのPWM制御部301の構成を示す。   PWM control of the AC / DC converter 100 and the DC / DC converter 200 is performed by the control circuit 300. In the control circuit 300, a PWM control unit 301 is provided for each of the first MOSFET 5 of the AC / DC converter 100 and the second to fifth MOSFETs 11a to 11d of the DC / DC converter 200. That is, the control circuit 300 is provided with five PWM control units 301. However, since the second MOFET 11a and the fifth MOFET 11d are simultaneously turned on / off, the PWM controller 301 can be shared. Therefore, a common PWM control unit 301 may be provided for the second MOFET 11a and the fifth MOFET 11d. For the same reason, one common PWM control unit 301 may be provided for the third MOFET 11b and the fourth MOFET 11c. Furthermore, since there is at least one duty command value calculation unit 302 for the AC / DC converter 100 and the DC / DC converter 200, the duty command value calculation unit 302 is provided for the second MOSFET 11a and the fifth MOSFET 11d. Duty command value calculation unit 302 of one common PWM control unit 301 and Duty command value calculation unit 302 of one common PWM control unit 301 provided for the third MOSFET 11b and the fourth MOSFET 11c It is also possible to share. FIG. 2 shows a configuration of PWM control section 301 for PWM control of MOSFETs 5 and 11a to 11d provided in control circuit 300 of the power conversion device according to Embodiment 1 of the present invention.

図2に示すように、PWM制御部301は、Duty指令値演算部302と、PWM信号演算部303とを有している。Duty指令値演算部302は、AC/DCコンバータ100の電圧及び電流、第1の平滑コンデンサ10の電圧、及び、DC/DCコンバータ200の電圧及び電流をモニタして、それらの値に基づいて、一定周期毎に、Duty指令値を演算して出力する。PWM信号演算部303は、当該Duty指令値に対応する幅を有するパルス信号を出力する。PWM信号演算部303は、図2に示すように、キャリア周波数(駆動周波数)Faを出力するキャリア周波数演算部305と、Duty指令値演算部302の出力とキャリア周波数演算部305の出力とを比較する比較器304とを備えている。PWM信号演算部303は、Duty指令値演算部302の出力とキャリア周波数演算部305の出力とを比較器304で比較してPWM信号を出力する。これにより、当該PWM信号を構成するパルス信号は、Duty指令値演算部302からのDuty指令値に対応する幅を有するパルス信号となる。比較器304の出力は、「Duty指令値演算部302の出力>キャリア周波数演算部305の出力」のときにON、「Duty指令値演算部302の出力≦キャリア周波数演算部305の出力」のときにOFFとなる。なお、比較器304の出力は、「Duty指令値演算部302の出力≧キャリア周波数演算部305の出力」のときにON、「Duty指令値演算部302の出力<キャリア周波数演算部305の出力」のときにOFFとしてもよい。   As shown in FIG. 2, the PWM control unit 301 includes a duty command value calculation unit 302 and a PWM signal calculation unit 303. The duty command value calculation unit 302 monitors the voltage and current of the AC / DC converter 100, the voltage of the first smoothing capacitor 10, and the voltage and current of the DC / DC converter 200, and based on those values, The duty command value is calculated and output at regular intervals. The PWM signal calculation unit 303 outputs a pulse signal having a width corresponding to the duty command value. As shown in FIG. 2, the PWM signal calculation unit 303 compares the carrier frequency calculation unit 305 that outputs the carrier frequency (driving frequency) Fa, the output of the duty command value calculation unit 302, and the output of the carrier frequency calculation unit 305. And a comparator 304. The PWM signal calculation unit 303 compares the output of the duty command value calculation unit 302 and the output of the carrier frequency calculation unit 305 by the comparator 304 and outputs a PWM signal. As a result, the pulse signal constituting the PWM signal becomes a pulse signal having a width corresponding to the duty command value from the duty command value calculation unit 302. The output of the comparator 304 is ON when “output of the duty command value calculation unit 302> output of the carrier frequency calculation unit 305”, and “output of the duty command value calculation unit 302 ≦ output of the carrier frequency calculation unit 305”. Will be turned off. The output of the comparator 304 is ON when “the output of the duty command value calculation unit 302 ≧ the output of the carrier frequency calculation unit 305”, “the output of the duty command value calculation unit 302 <the output of the carrier frequency calculation unit 305”. At this time, it may be turned OFF.

また、上記の電流及び電圧は、以下の方法により検出され、当該検出値をDuty指令値演算部302がモニタする。すなわち、AC/DCコンバータ100の電圧及び電流は、それぞれ、商用電源1の両端に設けられた入力電圧センサ30a、及び、商用電源1と第1のダイオードブリッジ3との間の正側電力ラインに接続された入力電流センサ30bによって検出される。また、第1の平滑コンデンサ10の電圧は、第1の平滑コンデンサ10の両端に設けられた第1の平滑コンデンサ電圧センサ30dによって検出される。また、DC/DCコンバータ200の電圧及び電流は、それぞれ、第2の平滑コンデンサ15の両端に設けられた出力電圧センサ30f、及び、第2の平滑コンデンサ15と負荷2との間の正側電力ラインに接続された出力電流センサ30gにより検出される。   The current and voltage are detected by the following method, and the duty command value calculation unit 302 monitors the detected value. That is, the voltage and current of the AC / DC converter 100 are respectively applied to the input voltage sensor 30a provided at both ends of the commercial power source 1 and the positive power line between the commercial power source 1 and the first diode bridge 3. It is detected by the connected input current sensor 30b. Further, the voltage of the first smoothing capacitor 10 is detected by the first smoothing capacitor voltage sensor 30d provided at both ends of the first smoothing capacitor 10. The voltage and current of the DC / DC converter 200 are respectively the output voltage sensor 30f provided at both ends of the second smoothing capacitor 15, and the positive power between the second smoothing capacitor 15 and the load 2. It is detected by an output current sensor 30g connected to the line.

PWM信号演算部303に対してDuty指令値演算部302から出力されるDuty指令値演算周波数Fcは、キャリア周波数Faのn倍に設定されており(Fc=n×Fa、nは整数)、PWM信号演算部303の出力は、第1〜第5のMOSFET5,11a〜11dのゲートに入力される。以下では、PWM信号演算部303の当該出力を、制御回路300からの駆動信号30c,30eと呼ぶこととする。   The duty command value calculation frequency Fc output from the duty command value calculation unit 302 to the PWM signal calculation unit 303 is set to n times the carrier frequency Fa (Fc = n × Fa, n is an integer), and PWM The output of the signal calculation unit 303 is input to the gates of the first to fifth MOSFETs 5, 11a to 11d. Hereinafter, the output of the PWM signal calculation unit 303 is referred to as drive signals 30c and 30e from the control circuit 300.

尚、AC/DCコンバータ100とDC/DCコンバータ200とのDuty指令値演算周波数Fcを同一の値にすることで、制御回路300での演算処理を簡素化・負荷低減が可能となる。その場合には、例えば、AC/DCコンバータ100とDC/DCコンバータ200とのDuty指令値演算周波数Fcを、AC/DCコンバータ100のDuty指令値演算周波数と同一の値に設定すればよい。   Note that, by setting the duty command value calculation frequency Fc of the AC / DC converter 100 and the DC / DC converter 200 to the same value, the calculation process in the control circuit 300 can be simplified and the load can be reduced. In that case, for example, the duty command value calculation frequency Fc of the AC / DC converter 100 and the DC / DC converter 200 may be set to the same value as the duty command value calculation frequency of the AC / DC converter 100.

また、制御回路300を、例えば、FPGA(Field−Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の並列処理可能な1チップIC(Integrated Circuit)から構成することで、更なる演算周波数の高速化と部品点数の削減が可能となる。   Further, the control circuit 300 is configured by, for example, a single-chip IC (Integrated Circuit) capable of parallel processing such as a Field-Programmable Gate Array (FPGA), an Application Specific Integrated Circuit (ASIC), or the like, thereby further calculating frequency. And the number of parts can be reduced.

以下、この発明の実施の形態1による電力変換装置の効果を明確にするために、従来の電力変換装置から発生するノイズについて、AC/DCコンバータの駆動周波数を100kHz、DC/DCコンバータの駆動周波数を100kHz、AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数を30kHz、DC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数を30kHzに設定した場合を例に詳細に説明する。   Hereinafter, in order to clarify the effect of the power conversion device according to Embodiment 1 of the present invention, with respect to noise generated from the conventional power conversion device, the drive frequency of the AC / DC converter is 100 kHz, and the drive frequency of the DC / DC converter is Will be described in detail by taking as an example a case in which 100 kHz is set, the duty command value calculation frequency of the AC / DC converter is set to 30 kHz, and the duty command value calculation frequency of the DC / DC converter is set to 30 kHz.

尚、各コンバータの駆動周波数とDuty指令値演算周波数は共に同一の値であるため、各コンバータの駆動周波数のノイズ成分、各コンバータのDuty指令値演算周波数のノイズ成分、各コンバータのDuty指令値演算周波数と駆動周波数との信号干渉により発生するビートノイズ成分は、すべて同じ周波数帯域で発生する。商用電源側に流出するノイズ成分は、商用電源に直接接続されるAC/DCコンバータの方が大きく、この発明の実施の形態1に係る電力変換装置を適用した場合の効果が顕著であるため、以下、AC/DCコンバータのみに着目して説明する。   Since the drive frequency and duty command value calculation frequency of each converter are the same value, the noise component of the drive frequency of each converter, the noise component of the duty command value calculation frequency of each converter, and the duty command value calculation of each converter Beat noise components generated by signal interference between the frequency and the drive frequency are all generated in the same frequency band. The noise component flowing out to the commercial power supply side is larger in the AC / DC converter directly connected to the commercial power supply, and the effect when the power conversion device according to Embodiment 1 of the present invention is applied is significant. Hereinafter, description will be given focusing on only the AC / DC converter.

まず、図2に基づくと、従来の電力変換装置においては、キャリア周波数FaとDuty指令値演算周波数Fcは、Fa=100kHz、Fc=30kHz(≠n×Fa)である。AC/DCコンバータのPWM信号演算部303の出力信号に含まれるノイズ成分のうち、AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数のノイズ成分とビートノイズ成分に対し、AC/DCコンバータの駆動周波数のノイズ成分が最も大きい。したがって、AC/DCコンバータに伝搬し商用電源側に流出するノイズ成分もAC/DCコンバータの駆動周波数成分が最も大きくなる。また、AC/DCコンバータの駆動周波数のノイズ成分は、「基本波Fa1>2次高調波Fa2>3次高調波Fa3」の関係になるため、AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数とAC/DCコンバータの駆動周波数との差によるビートノイズは、AC/DCコンバータの駆動周波数の基本波Fa1との差による成分が最も大きくなる。したがって、以下では、AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数の基本波Fc1、2次高調波Fc2、3次高調波Fc3と、AC/DCコンバータの駆動周波数の基本波の差によるビートノイズ(Fb1(=|Fa1−Fc1|)、Fb2(=|Fa1−Fc2|)、Fb3(=|Fa1−Fc3|))に着目して説明する。   First, according to FIG. 2, in the conventional power converter, the carrier frequency Fa and the duty command value calculation frequency Fc are Fa = 100 kHz and Fc = 30 kHz (≠ n × Fa). Among the noise components included in the output signal of the PWM signal calculation unit 303 of the AC / DC converter, the noise of the drive frequency of the AC / DC converter with respect to the noise component and the beat noise component of the duty command value calculation frequency of the AC / DC converter The largest component. Therefore, the noise component that propagates to the AC / DC converter and flows out to the commercial power source has the largest drive frequency component of the AC / DC converter. Further, since the noise component of the driving frequency of the AC / DC converter has a relationship of “fundamental wave Fa1> second harmonic wave Fa2> third harmonic wave Fa3”, the duty command value calculation frequency of the AC / DC converter and the AC / DC converter The beat noise due to the difference from the driving frequency of the DC converter has the largest component due to the difference from the fundamental frequency Fa1 of the driving frequency of the AC / DC converter. Therefore, in the following, beat noise (Fb1) due to the difference between the fundamental wave Fc1, the second harmonic Fc2, the third harmonic Fc3 of the duty command value calculation frequency of the AC / DC converter and the fundamental wave of the drive frequency of the AC / DC converter Description will be made by paying attention to (= | Fa1-Fc1 |), Fb2 (= | Fa1-Fc2 |), and Fb3 (= | Fa1-Fc3 |)).

図3は、従来の電力変換装置と商用電源1との間にCISPR16−1−2で規定されるLISN(Lline Impedance Stabilization Network)を接続した場合に、LISNのノイズ測定用抵抗の両端で観測される雑音端子電圧を示している。図3において、各符号は、以下の通りである。   FIG. 3 is observed at both ends of a LISN noise measurement resistor when a LISN (Lline Impedance Stabilization Network) defined by CISPR16-1-2 is connected between the conventional power converter and the commercial power source 1. The noise terminal voltage is shown. In FIG. 3, the respective symbols are as follows.

Fa1:AC/DCコンバータの駆動周波数の基本波
Fa2:AC/DCコンバータの駆動周波数の2次高調波
Fa3:AC/DCコンバータの駆動周波数の3次高調波
Fa4:AC/DCコンバータの駆動周波数の4次高調波
Fa5:AC/DCコンバータの駆動周波数の5次高調波
Fa6:AC/DCコンバータの駆動周波数の6次高調波
Fc1:AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数の基本波
Fc2:AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数の2次高調波
Fc3:AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数の3次高調波
Fb1:AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数の基本波と
AC/DCコンバータの駆動周波数の基本波Fa1との差による
第1のビートノイズ
Fb2:AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数の2次高調波と
AC/DCコンバータの駆動周波数の基本波Fa1との差による
第2のビートノイズ
Fb3:AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数の3次高調波と
AC/DCコンバータの駆動周波数の基本波Fa1との差による
第3のビートノイズ
Fa1: Fundamental wave of driving frequency of AC / DC converter Fa2: Second harmonic of driving frequency of AC / DC converter Fa3: Third harmonic of driving frequency of AC / DC converter Fa4: Driving frequency of AC / DC converter 4th harmonic Fa5: 5th harmonic of the drive frequency of the AC / DC converter Fa6: 6th harmonic of the drive frequency of the AC / DC converter Fc1: Fundamental wave of the duty command value calculation frequency of the AC / DC converter Fc2: AC / Second harmonic of duty command value calculation frequency of DC / DC converter Fc3: Third harmonic of duty command value calculation frequency of AC / DC converter Fb1: Fundamental wave of duty command value calculation frequency of AC / DC converter
Due to the difference between the driving frequency of the AC / DC converter and the fundamental wave Fa1
First beat noise Fb2: Second harmonic of duty command value calculation frequency of AC / DC converter
Due to the difference between the driving frequency of the AC / DC converter and the fundamental wave Fa1
Second beat noise Fb3: The third harmonic of the duty command value calculation frequency of the AC / DC converter
Due to the difference between the driving frequency of the AC / DC converter and the fundamental wave Fa1
Third beat noise

また、図3の破線は、国際無線障害特別委員会(CISPR)が規定するCISPR11(第5.1版;2010年)の伝導ノイズレベルの限度値である。この場合、AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数の基本波Fc1、2次高調波Fc2、3次高調波Fc3は、Fc1=30kHz、Fc2=60kHz、Fc3=90kHzとなり、各周波数においてノイズスペクトルが発生する。また、AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数とAC/DCコンバータの駆動周波数の基本波Fa1との差による第1のビートノイズFb1、第2のビートノイズFb2、第3のビートノイズFb3は、それぞれ、下記の式(4)、(5)、(6)となり、制御周波数に起因するノイズと同様、各周波数においてノイズスペクトルが発生する。   Also, the broken line in FIG. 3 is the limit value of the conduction noise level of CISPR11 (5th edition; 2010) defined by the International Special Committee on Radio Interference (CISPR). In this case, the fundamental wave Fc1, the second harmonic Fc2, and the third harmonic Fc3 of the duty command value calculation frequency of the AC / DC converter are Fc1 = 30 kHz, Fc2 = 60 kHz, Fc3 = 90 kHz, and the noise spectrum is at each frequency. Occur. The first beat noise Fb1, the second beat noise Fb2, and the third beat noise Fb3 due to the difference between the duty command value calculation frequency of the AC / DC converter and the fundamental wave Fa1 of the drive frequency of the AC / DC converter are: The following equations (4), (5), and (6) are obtained, respectively, and a noise spectrum is generated at each frequency in the same manner as noise caused by the control frequency.

Fb1=|Fa1−Fc1|=|100kHz−30kHz|=70kHz (4)
Fb2=|Fa1−Fc2|=|100kHz−60kHz|=40kHz (5)
Fb3=|Fa1−Fc3|=|100kHz−90kHz|=10kHz (6)
Fb1 = | Fa1-Fc1 | = | 100 kHz-30 kHz | = 70 kHz (4)
Fb2 = | Fa1-Fc2 | = | 100 kHz-60 kHz | = 40 kHz (5)
Fb3 = | Fa1-Fc3 | = | 100 kHz-90 kHz | = 10 kHz (6)

上記より、AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数のノイズ成分と、AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数とAC/DCコンバータの駆動周波数の差によるビートノイズ成分は、AC/DCコンバータの駆動周波数以下の数十kHz帯域で複数発生することになる。この場合、ノイズレベルを限度値以下にするためには、10kHz以下にカットオフ周波数を持つ大型なノイズフィルタを接続する必要が生じるため、ノイズフィルタの大型化や大幅なコストアップが避けられない。   From the above, the noise component of the duty command value calculation frequency of the AC / DC converter and the beat noise component due to the difference between the duty command value calculation frequency of the AC / DC converter and the drive frequency of the AC / DC converter are driven by the AC / DC converter. A plurality of occurrences occur in the tens of kHz band below the frequency. In this case, in order to make the noise level below the limit value, it is necessary to connect a large noise filter having a cut-off frequency of 10 kHz or less. Therefore, an increase in the size of the noise filter and a significant increase in cost are inevitable.

次に、図3で示した従来の電力変換装置から発生するノイズを踏まえて、この発明の実施の形態1に係る電力変換装置において、AC/DCコンバータ100の駆動周波数を100kHz、DC/DCコンバータ200の駆動周波数を100kHz、AC/DCコンバータ100のDuty指令値演算周波数を200kHz、DC/DCコンバータ200のDuty指令値演算周波数を200kHzに設定した場合のノイズ抑制効果について説明する。以下では、従来の電力変換装置の場合と同様、AC/DCコンバータのみに着目し、AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数の基本波Fc1、2次高調波Fc2、3次高調波Fc3と、AC/DCコンバータの駆動周波数の基本波の差によるビートノイズ(Fb1(=|Fa1−Fc1|)、Fb2(=|Fa1−Fc2|)、Fb3(=|Fa1−Fc3|))に着目して説明する。   Next, based on the noise generated from the conventional power converter shown in FIG. 3, in the power converter according to Embodiment 1 of the present invention, the drive frequency of the AC / DC converter 100 is 100 kHz, and the DC / DC converter The noise suppression effect when the drive frequency of 200 is set to 100 kHz, the duty command value calculation frequency of the AC / DC converter 100 is set to 200 kHz, and the duty command value calculation frequency of the DC / DC converter 200 is set to 200 kHz will be described. In the following, as in the case of the conventional power converter, focusing only on the AC / DC converter, the fundamental wave Fc, the second harmonic Fc2, the third harmonic Fc3 of the duty command value calculation frequency of the AC / DC converter, Paying attention to beat noise (Fb1 (= | Fa1-Fc1 |), Fb2 (= | Fa1-Fc2 |), Fb3 (= | Fa1-Fc3 |)) due to the difference in the fundamental frequency of the driving frequency of the AC / DC converter explain.

図4は、本発明に係る電力変換装置と商用電源1との間にCISPR16−1−2で規定されるLISN(Lline Impedance Stabilization Network)を接続した場合に、LISNのノイズ測定用抵抗両端で観測される雑音端子電圧を示している。図4において、各符号は、以下の通りである。   FIG. 4 shows observations at both ends of a LISN noise measurement resistor when a LISN (Lline Impedance Stabilization Network) defined by CISPR16-1-2 is connected between the power converter according to the present invention and the commercial power source 1. The noise terminal voltage is shown. In FIG. 4, the respective symbols are as follows.

Fa1:AC/DCコンバータの駆動周波数の基本波
Fa2:AC/DCコンバータの駆動周波数の2次高調波
Fa3:AC/DCコンバータの駆動周波数の3次高調波
Fa4:AC/DCコンバータの駆動周波数の4次高調波
Fa5:AC/DCコンバータの駆動周波数の5次高調波
Fa6:AC/DCコンバータの駆動周波数の6次高調波
Fc1:AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数の基本波
Fc2:AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数の2次高調波
Fc3:AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数の3次高調波
Fb1:AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数の基本波と
AC/DCコンバータの駆動周波数の基本波Fa1との差による
第1のビートノイズ
Fb2:AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数の2次高調波と
AC/DCコンバータの駆動周波数の基本波Fa1との差による
第2のビートノイズ
Fb3:AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数の3次高調波と
AC/DCコンバータの駆動周波数の基本波Fa1との差による
第3のビートノイズ
Fa1: Fundamental wave of driving frequency of AC / DC converter Fa2: Second harmonic of driving frequency of AC / DC converter Fa3: Third harmonic of driving frequency of AC / DC converter Fa4: Driving frequency of AC / DC converter 4th harmonic Fa5: 5th harmonic of the drive frequency of the AC / DC converter Fa6: 6th harmonic of the drive frequency of the AC / DC converter Fc1: Fundamental wave of the duty command value calculation frequency of the AC / DC converter Fc2: AC / Second harmonic of duty command value calculation frequency of DC / DC converter Fc3: Third harmonic of duty command value calculation frequency of AC / DC converter Fb1: Fundamental wave of duty command value calculation frequency of AC / DC converter
Due to the difference between the driving frequency of the AC / DC converter and the fundamental wave Fa1
First beat noise Fb2: Second harmonic of duty command value calculation frequency of AC / DC converter
Due to the difference between the driving frequency of the AC / DC converter and the fundamental wave Fa1
Second beat noise Fb3: The third harmonic of the duty command value calculation frequency of the AC / DC converter
Due to the difference between the driving frequency of the AC / DC converter and the fundamental wave Fa1
Third beat noise

図4の破線は、図3と同様、国際無線障害特別委員会(CISPR)が規定するCISPR11(第5.1版;2010年)の伝導ノイズレベルの限度値である。この場合、Duty指令値演算周波数の基本波Fc1、2次高調波Fc2、3次高調波Fc3は、Fc1=200kHz、Fc2=400kHz、Fc3=600kHzとなり、それぞれ、AC/DCコンバータの駆動周波数の2次高調波Fa2、4次高調波Fa4、6次高調波Fa6と重なる。ここで、AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数のノイズ成分に対し、AC/DCコンバータの駆動周波数のノイズ成分の方がレベルは大きく支配的であるため、周波数が重なってもAC/DCコンバータの駆動周波数のノイズ成分よりもノイズレベルが大幅に増加することは殆ど無い。また、AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数とAC/DCコンバータの駆動周波数の基本波Fa1との差による第1のビートノイズFb1、第2のビートノイズFb2、第3のビートノイズFb3は、それぞれ、下記の式(1),(2),(3)となり、AC/DCコンバータの駆動周波数の基本波Fa1(=100kHz)、3次高調波Fa3(=300kHz)、5次高調波Fa5(=500kHz)とそれぞれ重なる。   The broken line in FIG. 4 is the limit value of the conduction noise level of CISPR11 (5th edition; 2010) defined by the International Special Committee on Radio Interference (CISPR), as in FIG. In this case, the fundamental wave Fc1, the second harmonic Fc2, and the third harmonic Fc3 of the duty command value calculation frequency are Fc1 = 200 kHz, Fc2 = 400 kHz, and Fc3 = 600 kHz, respectively, and the driving frequency of the AC / DC converter is 2 It overlaps with the second harmonic Fa2, the fourth harmonic Fa4, and the sixth harmonic Fa6. Here, since the level of the noise component of the drive frequency of the AC / DC converter is more dominant than the noise component of the duty command value calculation frequency of the AC / DC converter, the AC / DC converter even if the frequencies overlap. The noise level hardly increases more than the noise component of the driving frequency. The first beat noise Fb1, the second beat noise Fb2, and the third beat noise Fb3 due to the difference between the duty command value calculation frequency of the AC / DC converter and the fundamental wave Fa1 of the drive frequency of the AC / DC converter are: The following equations (1), (2), and (3) are obtained, and the fundamental frequency Fa1 (= 100 kHz), the third harmonic Fa3 (= 300 kHz), and the fifth harmonic Fa5 ( = 500 kHz).

Fb1=|Fa1−Fc1|=|100kHz−200kHz|=100kHz (1)
Fb2=|Fa1−Fc2|=|100kHz−400kHz|=300kHz (2)
Fb3=|Fa1−Fc3|=|100kHz−600kHz|=500kHz (3)
Fb1 = | Fa1-Fc1 | = | 100 kHz-200 kHz | = 100 kHz (1)
Fb2 = | Fa1-Fc2 | = | 100 kHz-400 kHz | = 300 kHz (2)
Fb3 = | Fa1-Fc3 | = | 100 kHz-600 kHz | = 500 kHz (3)

AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数のノイズ成分と同様、AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数とAC/DCコンバータの駆動周波数の基本波Fa1との差によるビートノイズ成分に対し、AC/DCコンバータの駆動周波数のノイズ成分の方がレベルは大きく支配的であるため、周波数が重なってもAC/DCコンバータの駆動周波数のノイズ成分よりもノイズレベルが大幅に増加することは殆ど無い。   Similar to the noise component of the duty command value calculation frequency of the AC / DC converter, the beat noise component due to the difference between the duty command value calculation frequency of the AC / DC converter and the fundamental wave Fa1 of the drive frequency of the AC / DC converter is Since the level of the noise component of the driving frequency of the DC converter is larger and more dominant, the noise level hardly increases more than the noise component of the driving frequency of the AC / DC converter even if the frequencies overlap.

上記より、AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数のノイズ成分と、AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数とAC/DCコンバータの駆動周波数との差によるビートノイズ成分とは、AC/DCコンバータの駆動周波数のノイズ成分と周波数が重なり、従来、AC/DCコンバータの駆動周波数以下の数十kHz帯域で発生していたノイズは完全に抑制される。この場合、100kHz近傍にカットオフ周波数を持つ小型なノイズフィルタを接続すれば、ノイズレベルを限度値以下にすることが可能となる。そのため、ノイズフィルタの小型化及び低コスト化が可能となる。   From the above, the noise component of the duty command value calculation frequency of the AC / DC converter and the beat noise component due to the difference between the duty command value calculation frequency of the AC / DC converter and the drive frequency of the AC / DC converter are the AC / DC converter. The noise component and the frequency of the driving frequency overlap, and noise that has conventionally been generated in the tens of kHz band below the driving frequency of the AC / DC converter is completely suppressed. In this case, if a small noise filter having a cut-off frequency is connected in the vicinity of 100 kHz, the noise level can be reduced below the limit value. Therefore, it is possible to reduce the size and cost of the noise filter.

なお、実施の形態1の上記の説明においては、AC/DCコンバータ100のDuty指令値演算周波数をAC/DCコンバータ100の駆動周波数の2倍としたが、AC/DCコンバータ100のDuty指令値演算周波数とAC/DCコンバータ100の駆動周波数とは同一であってもよい。   In the above description of the first embodiment, the duty command value calculation frequency of the AC / DC converter 100 is twice the drive frequency of the AC / DC converter 100, but the duty command value calculation of the AC / DC converter 100 is performed. The frequency and the drive frequency of the AC / DC converter 100 may be the same.

以上のように、実施の形態1に係る電力変換装置は、スイッチング素子としての第1のMOSFET5を有する電力変換部としてのAC/DCコンバータ100と、第1のMODFET5をPWM制御する第1のPWM制御部301とを備えている。また、第1のPWM制御部301は、一定周期毎にDuty指令値を演算するDuty指令値演算部302と、Duty指令値演算部302から出力されるDuty指令値に対応する幅を有するパルス信号を演算して出力するPWM信号演算部303とを有し、PWM信号演算部303のパルス信号から構成される駆動信号30cにより、AC/DCコンバータ100の第1のMOSFET5が駆動される。また、AC/DCコンバータ100のDuty指令値演算周波数Fcは、AC/DCコンバータ100の駆動周波数Faの整数n倍に設定されている。これにより、AC/DCコンバータ100のDuty指令値演算周波数Fcのノイズ成分と、AC/DCコンバータ100のDuty指令値演算周波数FcとAC/DCコンバータ100の駆動周波数Faとの差によるビートノイズ成分とは、AC/DCコンバータ100の駆動周波数Faのノイズ成分と周波数が重なる。その結果、従来、AC/DCコンバータ100の駆動周波数以下の数十kHz帯域で発生していたノイズ及びビートノイズを完全に抑制することができる。   As described above, the power conversion device according to the first embodiment includes the AC / DC converter 100 as the power conversion unit having the first MOSFET 5 as the switching element, and the first PWM that performs PWM control on the first MODFET 5. And a control unit 301. Further, the first PWM control unit 301 includes a duty command value calculation unit 302 that calculates the duty command value at regular intervals, and a pulse signal having a width corresponding to the duty command value output from the duty command value calculation unit 302. The first MOSFET 5 of the AC / DC converter 100 is driven by the drive signal 30c configured by the pulse signal of the PWM signal calculation unit 303. Further, the duty command value calculation frequency Fc of the AC / DC converter 100 is set to an integer n times the drive frequency Fa of the AC / DC converter 100. Thus, the noise component of the duty command value calculation frequency Fc of the AC / DC converter 100 and the beat noise component due to the difference between the duty command value calculation frequency Fc of the AC / DC converter 100 and the drive frequency Fa of the AC / DC converter 100 The frequency overlaps with the noise component of the drive frequency Fa of the AC / DC converter 100. As a result, it is possible to completely suppress noise and beat noise that have conventionally been generated in the tens of kHz band below the drive frequency of the AC / DC converter 100.

さらに、実施の形態1に係る電力変換装置は、スイッチング素子としての第2〜第5までのMOSFET11a〜11dを有する第2の電力変換部としてのDC/DCコンバータ200と、DC/DCコンバータ200のスイッチング素子をPWM制御する第2のPWM制御部301とをさらに備えている。第2のPWM制御部301は、一定周期毎にDuty指令値を演算する第2のDuty指令値演算部302と、第2のDuty指令値演算部302から出力されるDuty指令値に対応する幅を有するパルス信号を演算して出力する第2のPWM信号演算部303とを有している。第2のPWM信号演算部303のパルス信号から構成された駆動信号30eにより、DC/DCコンバータ200のスイッチング素子が駆動される。DC/DCコンバータ200のDuty指令値演算周波数Fcは、DC/DCコンバータ200の駆動周波数Faの整数n倍に設定されている。これにより、DC/DCコンバータ200のDuty指令値演算周波数Fcのノイズ成分と、DC/DCコンバータ200のDuty指令値演算周波数FcとDC/DCコンバータ200の駆動周波数Faとの差によるビートノイズ成分とは、DC/DCコンバータ200の駆動周波数Faのノイズ成分と周波数が重なる。その結果、従来、DC/DCコンバータ200の駆動周波数以下の数十kHz帯域で発生していたノイズ及びビートノイズを完全に抑制することができる。   Furthermore, the power conversion device according to the first embodiment includes a DC / DC converter 200 as a second power conversion unit having second to fifth MOSFETs 11a to 11d as switching elements, and a DC / DC converter 200. And a second PWM control unit 301 that performs PWM control of the switching element. The second PWM control unit 301 includes a second duty command value computing unit 302 that computes the duty command value at regular intervals, and a width corresponding to the duty command value output from the second duty command value computing unit 302. And a second PWM signal calculation unit 303 that calculates and outputs a pulse signal having. The switching element of the DC / DC converter 200 is driven by the drive signal 30e configured from the pulse signal of the second PWM signal calculation unit 303. The duty command value calculation frequency Fc of the DC / DC converter 200 is set to an integer n times the driving frequency Fa of the DC / DC converter 200. Thus, the noise component of the duty command value calculation frequency Fc of the DC / DC converter 200 and the beat noise component due to the difference between the duty command value calculation frequency Fc of the DC / DC converter 200 and the drive frequency Fa of the DC / DC converter 200 The frequency overlaps with the noise component of the driving frequency Fa of the DC / DC converter 200. As a result, it is possible to completely suppress noise and beat noise that have conventionally been generated in the tens of kHz band below the drive frequency of the DC / DC converter 200.

1 商用電源、2 負荷、3 第1のダイオードブリッジ、4 第1のリアクトル、5 第1のMOSFET、6 整流ダイオード、10 第1の平滑コンデンサ、11a 第2のMOSFET、11b 第3のMOSFET、11c 第4のMOSFET、11d 第5のMOSFET、12 トランス、13 第2のダイオードブリッジ、14 第2のリアクトル、15 第2の平滑コンデンサ、30a 入力電圧センサ、30b 入力電流センサ、30c 第1のMOSFETへの駆動信号、30d 第1の平滑コンデンサ電圧センサ、30e 第2〜5のMOSFETへの駆動信号、30f 出力電圧センサ、30g 出力電流センサ、100 AC/DCコンバータ、200 DC/DCコンバータ、300 制御回路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Commercial power supply, 2 loads, 3 1st diode bridge, 4 1st reactor, 5 1st MOSFET, 6 rectifier diode, 10 1st smoothing capacitor, 11a 2nd MOSFET, 11b 3rd MOSFET, 11c 4th MOSFET, 11d 5th MOSFET, 12 transformer, 13 2nd diode bridge, 14 2nd reactor, 15 2nd smoothing capacitor, 30a input voltage sensor, 30b input current sensor, 30c to first MOSFET Drive signal, 30d first smoothing capacitor voltage sensor, 30e drive signal to second to fifth MOSFETs, 30f output voltage sensor, 30g output current sensor, 100 AC / DC converter, 200 DC / DC converter, 300 control circuit .

Claims (9)

スイッチング素子を有する電力変換部と、
前記スイッチング素子をPWM制御する第1のPWM制御部と
を備え、
前記第1のPWM制御部は、
一定周期毎にDuty指令値を演算するDuty指令値演算部と、
前記Duty指令値演算部から出力される前記Duty指令値に対応する幅を有するパルス信号を演算して出力するPWM信号演算部と
を有し、
前記PWM信号演算部の前記パルス信号により前記電力変換部の前記スイッチング素子が駆動され、
前記電力変換部のDuty指令値演算周波数は、前記電力変換部の駆動周波数の整数倍に設定され、
前記電力変換部は、交流電圧を直流電圧に変換するAC/DCコンバータから構成されている、
電力変換装置。
A power converter having a switching element;
A first PWM control unit that performs PWM control of the switching element,
The first PWM control unit includes:
A duty command value calculation unit for calculating a duty command value at regular intervals;
A PWM signal calculation unit that calculates and outputs a pulse signal having a width corresponding to the duty command value output from the duty command value calculation unit;
The switching element of the power conversion unit is driven by the pulse signal of the PWM signal calculation unit,
The duty command value calculation frequency of the power converter is set to an integer multiple of the drive frequency of the power converter ,
The power conversion unit is composed of an AC / DC converter that converts an AC voltage into a DC voltage.
Power conversion device.
前記整数は1であり、
前記電力変換部のDuty指令値演算周波数は、前記電力変換部の駆動周波数と同一である、
請求項1に記載の電力変換装置。
The integer is 1,
The duty command value calculation frequency of the power converter is the same as the drive frequency of the power converter.
The power conversion device according to claim 1.
前記第1のPWM制御部は、並列処理可能な1チップICから構成されている、
請求項1または2に記載の電力変換装置。
The first PWM control unit is composed of a one-chip IC capable of parallel processing.
The power converter according to claim 1 or 2.
スイッチング素子を有する第2の電力変換部をさらに備え、
前記第2の電力変換部は、前記AC/DCコンバータに接続され、前記AC/DCコンバータから出力された直流電圧に対して、直流/直流変換を行う、DC/DCコンバータから構成されている、
請求項1から3までのいずれか1項に記載の電力変換装置。
A second power converter having a switching element;
The second power conversion unit is connected to the AC / DC converter, and includes a DC / DC converter that performs DC / DC conversion on a DC voltage output from the AC / DC converter.
The power converter according to any one of claims 1 to 3 .
前記DC/DCコンバータから構成された前記第2の電力変換部の前記スイッチング素子をPWM制御する第2のPWM制御部を備え、
前記第2のPWM制御部は、
一定周期毎にDuty指令値を演算する第2のDuty指令値演算部と、
前記第2のDuty指令値演算部から出力される前記Duty指令値に対応する幅を有するパルス信号を演算して出力する第2のPWM信号演算部と
を有し、
前記第2のPWM信号演算部の前記パルス信号により前記第2の電力変換部の前記スイッチング素子が駆動される、
請求項に記載の電力変換装置。
A second PWM control unit that PWM-controls the switching element of the second power conversion unit configured by the DC / DC converter;
The second PWM controller is
A second duty command value computing unit for computing the duty command value at regular intervals;
A second PWM signal calculation unit that calculates and outputs a pulse signal having a width corresponding to the duty command value output from the second duty command value calculation unit;
The switching element of the second power converter is driven by the pulse signal of the second PWM signal calculator.
The power conversion device according to claim 4 .
前記DC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数は、前記DC/DCコンバータの駆動周波数の整数倍に設定される、
請求項に記載の電力変換装置。
The duty command value calculation frequency of the DC / DC converter is set to an integral multiple of the drive frequency of the DC / DC converter.
The power conversion device according to claim 5 .
前記整数は1であり、
前記DC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数は、前記DC/DCコンバータの駆動周波数と同一である、
請求項に記載の電力変換装置。
The integer is 1,
The duty command value calculation frequency of the DC / DC converter is the same as the drive frequency of the DC / DC converter.
The power conversion device according to claim 6 .
前記AC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数と前記DC/DCコンバータのDuty指令値演算周波数とが同一である、
請求項からまでのいずれか1項に記載の電力変換装置。
The duty command value calculation frequency of the AC / DC converter is the same as the duty command value calculation frequency of the DC / DC converter.
The power converter according to any one of claims 5 to 7 .
前記第2のPWM制御部は、並列処理可能な1チップICから構成されている、
請求項からまでのいずれか1項に記載の電力変換装置。
The second PWM control unit is composed of a one-chip IC capable of parallel processing.
The power converter according to any one of claims 5 to 8 .
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