JP7309472B2 - POWER CONVERSION DEVICE AND CONTROL METHOD FOR POWER CONVERSION DEVICE - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換装置、及び、電力変換装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a power converter and a control method for the power converter.
従来の電力変換装置では、動作停止時に製品内部の直流電圧の平滑化コンデンサに安全電圧よりも高い電圧が保持された場合に、製品内部の電荷を素早く放電する動作が要求されている。 In conventional power converters, when a voltage higher than a safe voltage is held in a DC voltage smoothing capacitor inside the product when operation is stopped, an operation is required to quickly discharge electric charges inside the product.
そして、例えば、従来の放電抵抗を用いて放電を行う電力変換装置では、放電用の回路の追加とともに、周囲温度の上昇や繰り返し動作を考慮すると許容電力の大きな放電抵抗が必要となる。 For example, in a power converter that discharges using a conventional discharge resistor, in addition to adding a circuit for discharge, a discharge resistor with a large allowable power is required in consideration of an increase in ambient temperature and repeated operation.
これにより、大型の放電抵抗を選定する必要があり、当該電力変換装置が大型化してしまう問題がある。 As a result, it is necessary to select a large-sized discharge resistor, and there is a problem that the power conversion device becomes large-sized.
さらに、例えば、特許文献1に記載の他の従来の電力変換装置では、負荷である3相モータを駆動する電圧を出力するためのパワーモジュールのスイッチ素子のスイッチングにより平滑化コンデンサを放電させている。 Furthermore, for example, in another conventional power converter disclosed in Patent Document 1, a smoothing capacitor is discharged by switching a switch element of a power module for outputting a voltage for driving a three-phase motor that is a load. .
しかしながら、当該特許文献1には、放電動作時に当該パワーモジュールが出力する出力電圧が安全電圧(例えば、0V)に制御される旨の記載は無い。 However, Patent Document 1 does not describe that the output voltage output by the power module is controlled to a safe voltage (for example, 0 V) during the discharge operation.
そこで、本発明は、小型化を図りつつ、運転停止時に直流電圧の平滑化コンデンサに蓄積された電荷を放電するとともに出力電圧を安全電圧に制御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。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a power converter capable of discharging electric charge accumulated in a DC voltage smoothing capacitor and controlling the output voltage to a safe voltage when the operation is stopped, while achieving miniaturization. aim.
本発明の一態様に係る電力変換装置は、
バッテリが出力するバッテリ電圧を電力変換して、負荷に供給するための交流の出力電圧を出力する電力変換装置であって、
前記バッテリ電圧に基づいた直流電圧が供給される第1の直流電圧端子と第2の直流電圧端子との間に接続された平滑化コンデンサと、
前記直流電圧が入力され、スイッチ素子のスイッチング動作により、変換電圧を第1の変換電圧端子と第2の変換電圧端子との間に出力するブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路が出力した前記変換電圧をフィルタリングして前記出力電圧を出力するフィルタと、
前記ブリッジ回路を制御することにより、前記変換電圧に基づいた前記出力電圧を第1の出力電圧端子と第2の出力電圧端子との間に出力させる制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記電力変換装置の通常運転時には、前記ブリッジ回路の前記スイッチ素子を所定の範囲の駆動周波数で制御して、予め設定された目標値の前記出力電圧を前記第1の出力電圧端子と前記第2の出力電圧端子との間に出力させ、
一方、前記電力変換装置の運転停止時には、出力の停止後予め設定した期間内に、前記ブリッジ回路の前記スイッチ素子を前記駆動周波数よりも高い出力停止用周波数で制御して、前記平滑化コンデンサを放電させるとともに前記第1の出力電圧端子と前記第2の出力電圧端子との間を前記目標値よりも低い値の安全電圧にする
ことを特徴とする。
A power conversion device according to an aspect of the present invention includes:
A power conversion device that converts a battery voltage output by a battery into power and outputs an AC output voltage to be supplied to a load,
a smoothing capacitor connected between a first DC voltage terminal to which a DC voltage based on the battery voltage is supplied and a second DC voltage terminal;
a bridge circuit that receives the DC voltage and outputs a converted voltage between a first converted voltage terminal and a second converted voltage terminal by switching operation of a switch element;
a filter that filters the converted voltage output by the bridge circuit and outputs the output voltage;
a control unit for outputting the output voltage based on the converted voltage between a first output voltage terminal and a second output voltage terminal by controlling the bridge circuit;
The control unit
During normal operation of the power converter, the switch elements of the bridge circuit are controlled at a drive frequency within a predetermined range, and the output voltage of a preset target value is applied to the first output voltage terminal and the second output voltage terminal. and the output voltage terminal of
On the other hand, when the operation of the power converter is stopped, the switch element of the bridge circuit is controlled at an output stop frequency higher than the drive frequency within a preset period after the output is stopped, and the smoothing capacitor is A safety voltage lower than the target value is set between the first output voltage terminal and the second output voltage terminal while discharging.
前記電力変換装置において、
前記制御部は、
前記第1の出力電圧端子と前記第2の出力電圧端子との間の電圧が前記安全電圧になるように、前記ブリッジ回路の前記スイッチ素子を動作させることで、前記ブリッジ回路の前記スイッチ素子の損失により前記平滑化コンデンサの電荷を放電させる
ことを特徴とする。
In the power converter,
The control unit
By operating the switch element of the bridge circuit so that the voltage between the first output voltage terminal and the second output voltage terminal becomes the safe voltage, the switch element of the bridge circuit A loss is used to discharge the electric charge of the smoothing capacitor.
前記電力変換装置において、
前記安全電圧は、0Vである
ことを特徴とする。
In the power converter,
The safety voltage is 0V.
前記電力変換装置において、
前記第1の直流電圧端子と前記第2の直流電圧端子との間に接続された放電手段と、
前記第1の直流電圧端子と前記第2の直流電圧端子との間に、前記放電手段と直列に接続され、前記制御部により制御される制御スイッチ素子と、
前記制御スイッチ素子に流れる電流を検出する検出回路と、をさらに備え、
前記第1の直流電圧端子と前記第2の直流電圧端子との間に、前記放電手段及び前記制御スイッチ素子を含む回路が、前記平滑化コンデンサと並列に接続されている
ことを特徴とする。
In the power converter,
discharge means connected between said first DC voltage terminal and said second DC voltage terminal;
a control switch element connected in series with the discharge means between the first DC voltage terminal and the second DC voltage terminal and controlled by the control unit;
a detection circuit that detects current flowing through the control switch element,
A circuit including the discharge means and the control switch element is connected in parallel with the smoothing capacitor between the first DC voltage terminal and the second DC voltage terminal.
前記電力変換装置において、
前記放電手段は、前記第1の直流電圧端子と前記第2の直流電圧端子との間に、前記制御スイッチ素子と直列に接続された放電抵抗である
ことを特徴とする。
In the power converter,
The discharge means is a discharge resistor connected in series with the control switch element between the first DC voltage terminal and the second DC voltage terminal.
前記電力変換装置において、
前記制御部は、
制御電源が供給されることで動作するようになっており、
前記制御部は、
前記制御電源が供給され動作している場合には、前記制御スイッチ素子をオフするように制御し、前記電力変換装置の停止の際にはブリッジ回路による放電動作を実行するようになっており、
一方、前記制御部への前記制御電源の供給が遮断されて前記制御部が停止した場合には、前記放電手段による放電を実行するようになっている
ことを特徴とする。
In the power converter,
The control unit
It is designed to operate by supplying control power,
The control unit
When the control power supply is supplied and is operating, the control switch element is controlled to be turned off, and when the power conversion device is stopped, a discharge operation is performed by a bridge circuit,
On the other hand, when the supply of the control power source to the control unit is interrupted and the control unit stops, the discharge means is adapted to perform discharge.
前記電力変換装置において、
前記バッテリ電圧が入力され、前記第1の直流電圧端子と前記第2の直流電圧端子との間に前記直流電圧を出力するDC/DCコンバータをさらに備え、
前記制御部は、
前記DC/DCコンバータの動作を制御する
ことを特徴とする。
In the power converter,
further comprising a DC/DC converter that receives the battery voltage and outputs the DC voltage between the first DC voltage terminal and the second DC voltage terminal;
The control unit
It is characterized by controlling the operation of the DC/DC converter.
前記電力変換装置において、
前記制御部は、
前記DC/DCコンバータを動作させている時に、前記制御スイッチ素子に流れる電流を検出する検出回路が検出した電流が予め設定した設定範囲外になった場合には、前記DC/DCコンバータの動作を強制的に停止させる
ことを特徴とする。
In the power converter,
The control unit
When the current detected by the detection circuit for detecting the current flowing through the control switch element is out of a preset range while the DC/DC converter is operating, the operation of the DC/DC converter is stopped. It is characterized by a forced stop.
前記電力変換装置において、
前記制御部は、
ユーザが入力する外部信号に応じて、前記制御スイッチ素子をオンすることで、前記放電手段に放電電流が流れるようにして、前記平滑化コンデンサを放電させる
ことを特徴とする。
In the power converter,
The control unit
By turning on the control switch element in accordance with an external signal input by a user, a discharge current is caused to flow through the discharge means, thereby discharging the smoothing capacitor.
前記電力変換装置において、
前記電力変換装置は、車両に積載され、前記電力変換装置が出力する前記出力電圧は、前記車両の負荷に供給される
ことを特徴とする。
In the power converter,
The power conversion device is mounted on a vehicle, and the output voltage output from the power conversion device is supplied to a load of the vehicle.
前記電力変換装置において、
前記制御部は、
前記制御電源の喪失時において、前記ブリッジ回路を動作できないため、前記制御スイッチ素子をオンすることで、前記放電手段に放電電流が流れるようにして、前記平滑化コンデンサを放電させる
ことを特徴とする。
In the power converter,
The control unit
Since the bridge circuit cannot operate when the control power supply is lost, the smoothing capacitor is discharged by turning on the control switch element so that a discharge current flows through the discharge means. .
前記電力変換装置において、
前記ブリッジ回路は、
単相のフルブリッジ回路、又は、3相のフルブリッジ回路である
ことを特徴とする。
In the power converter,
The bridge circuit is
It is characterized by being a single-phase full-bridge circuit or a three-phase full-bridge circuit.
本発明の一態様に係る電力変換装置の制御方法は、
バッテリが出力するバッテリ電圧を電力変換して、負荷に供給するための交流の出力電圧を出力する電力変換装置であって、前記バッテリ電圧に基づいた直流電圧が供給される第1の直流電圧端子と第2の直流電圧端子との間に接続された平滑化コンデンサと、前記直流電圧が入力され、スイッチ素子のスイッチング動作により、変換電圧を第1の変換電圧端子と第2の変換電圧端子との間に出力するブリッジ回路と、前記ブリッジ回路が出力した前記変換電圧をフィルタリングして前記出力電圧を出力するフィルタと、前記ブリッジ回路を制御することにより、前記変換電圧に基づいた前記出力電圧を第1の出力電圧端子と第2の出力電圧端子との間に出力させる制御部と、を備えた電力変換装置の制御方法であって、
前記制御部は、
前記電力変換装置の通常運転時には、前記ブリッジ回路の前記スイッチ素子を所定の範囲の駆動周波数で制御して、予め設定された目標値の前記出力電圧を前記第1の出力電圧端子と前記第2の出力電圧端子との間に出力させ、
一方、前記電力変換装置の運転停止時には、出力の停止後予め設定した期間内に、前記ブリッジ回路の前記スイッチ素子を前記駆動周波数よりも高い出力停止用周波数で制御して、前記平滑化コンデンサを放電させるとともに前記第1の出力電圧端子と前記第2の出力電圧端子との間を前記目標値よりも低い値の安全電圧にする
ことを特徴とする。
A control method for a power conversion device according to an aspect of the present invention includes:
A power conversion device for converting a battery voltage output by a battery into power and outputting an AC output voltage to be supplied to a load, wherein a first DC voltage terminal is supplied with a DC voltage based on the battery voltage. and a smoothing capacitor connected between and a second DC voltage terminal, the DC voltage is input, and the conversion voltage is transferred to the first conversion voltage terminal and the second conversion voltage terminal by the switching operation of the switch element a bridge circuit that outputs between, a filter that filters the converted voltage output by the bridge circuit and outputs the output voltage, and a filter that outputs the output voltage by controlling the bridge circuit to output the output voltage based on the converted voltage A control method for a power conversion device comprising: a control unit for outputting between a first output voltage terminal and a second output voltage terminal,
The control unit
During normal operation of the power converter, the switch elements of the bridge circuit are controlled at a drive frequency within a predetermined range, and the output voltage of a preset target value is applied to the first output voltage terminal and the second output voltage terminal. and the output voltage terminal of
On the other hand, when the operation of the power converter is stopped, the switch element of the bridge circuit is controlled at an output stop frequency higher than the drive frequency within a preset period after the output is stopped, and the smoothing capacitor is A safety voltage lower than the target value is set between the first output voltage terminal and the second output voltage terminal while discharging.
本発明の一態様に係る電力変換装置は、バッテリが出力するバッテリ電圧を電力変換して、負荷に供給するための交流の出力電圧を出力する電力変換装置であって、バッテリ電圧に基づいた直流電圧が供給される第1の直流電圧端子と第2の直流電圧端子との間に接続された平滑化コンデンサと、直流電圧が入力され、スイッチ素子のスイッチング動作により、変換電圧を第1の変換電圧端子と第2の変換電圧端子との間に出力するブリッジ回路と、ブリッジ回路が出力した変換電圧をフィルタリングして出力電圧を出力するフィルタと、ブリッジ回路を制御することにより、変換電圧に基づいた出力電圧を第1の出力電圧端子と第2の出力電圧端子との間に出力させる制御部と、を備える。 A power conversion device according to an aspect of the present invention is a power conversion device that converts a battery voltage output by a battery into power and outputs an AC output voltage to be supplied to a load. A smoothing capacitor is connected between a first DC voltage terminal to which a voltage is supplied and a second DC voltage terminal. By controlling the bridge circuit that outputs between the voltage terminal and the second converted voltage terminal, the filter that filters the converted voltage output by the bridge circuit and outputs the output voltage, and the bridge circuit, a control unit for outputting the output voltage between the first output voltage terminal and the second output voltage terminal.
そして、制御部は、電力変換装置の通常運転時には、ブリッジ回路のスイッチ素子を所定の範囲の駆動周波数で制御して、予め設定された目標値の出力電圧を第1の出力電圧端子と第2の出力電圧端子との間に出力させる。 During normal operation of the power converter, the control unit controls the switch elements of the bridge circuit at a drive frequency within a predetermined range, and outputs a preset target value to the first output voltage terminal and the second output voltage terminal. and the output voltage terminal of
一方、制御部は、電力変換装置の運転停止時には、出力の停止後予め設定した期間内に、ブリッジ回路のスイッチ素子を駆動周波数よりも高い出力停止用周波数で制御して、平滑化コンデンサを放電させるとともに第1の出力電圧端子と第2の出力電圧端子との間を目標値よりも低い値の安全電圧にする。 On the other hand, when the operation of the power converter is stopped, the control unit controls the switch elements of the bridge circuit at an output stop frequency higher than the drive frequency within a preset period after the output is stopped, and discharges the smoothing capacitor. and a safe voltage lower than the target value between the first output voltage terminal and the second output voltage terminal.
これにより、本発明の電力変換装置によれば、小型化を図りつつ、運転停止時に直流電圧の平滑化コンデンサに蓄積された電荷を放電するとともに出力電圧を安全電圧に制御することができる。 As a result, according to the power conversion apparatus of the present invention, it is possible to discharge electric charges accumulated in the DC voltage smoothing capacitor and control the output voltage to a safe voltage when the operation is stopped while miniaturization is achieved.
以下、本発明に係る電力変換装置について、図面とともに説明する。 Hereinafter, a power conversion device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、図1は、本発明の実施形態に係る電力変換装置100の構成の一例を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a
ここで、図1に示す電力変換装置100は、バッテリBが出力するバッテリ電圧VBを電力変換して、負荷Loadに供給するための交流の出力電圧VOを出力するようになっている。
Here, the
この電力変換装置100は、例えば、車両(図示せず)に積載されるようになっている。この場合、バッテリBは、当該車両に積載されており、この電力変換装置100が出力する出力電圧VOは、当該車両の負荷Loadに供給されるようになっている。
This
この電力変換装置100は、例えば、図1に示すように、第1のバッテリ端子TB1と、第2のバッテリ端子TB2と、DC/DCコンバータXと、平滑化コンデンサCSと、放電抵抗(放電手段)RDと、検出回路IDと、制御スイッチ素子CSWと、第1の直流電圧端子TV1と、第2の直流電圧端子TV2と、ブリッジ回路Yと、第1の変換電圧端子TY1と、第2の変換電圧端子TY2と、LCフィルタ(フィルタ)Fと、第1の出力電圧端子TO1と第2の出力電圧端子TO2と、を備える。
For example, as shown in FIG. 1, the
そして、第1のバッテリ端子TB1は、バッテリBの正極が接続されるようになっている。 A positive electrode of the battery B is connected to the first battery terminal TB1.
また、第2のバッテリ端子TB2は、バッテリBの負極が接続されるようになっている。 A negative electrode of the battery B is connected to the second battery terminal TB2.
すなわち、これらの第1のバッテリ端子TB1と第2のバッテリ端子TB2との間にバッテリBのバッテリ電圧VBが印加されるようになっている。 That is, the battery voltage VB of the battery B is applied between the first battery terminal TB1 and the second battery terminal TB2.
また、DC/DCコンバータXは、入力側が第1のバッテリ端子TB1と第2のバッテリ端子TB2に接続されている。 The input side of the DC/DC converter X is connected to the first battery terminal TB1 and the second battery terminal TB2.
そして、このDC/DCコンバータXは、出力側が第1の直流電圧端子TV1と第2の直流電圧端子TV2に接続されている。 The output side of the DC/DC converter X is connected to the first DC voltage terminal TV1 and the second DC voltage terminal TV2.
すなわち、このDC/DCコンバータXは、バッテリBのバッテリ電圧VBが第1、第2のバッテリ端子TB1、TB2を介して入力され、第1の直流電圧端子TV1と第2の直流電圧端子TV2との間に直流電圧VDを出力するようになっている。 That is, the DC/DC converter X receives the battery voltage VB of the battery B via the first and second battery terminals TB1 and TB2, and connects the first DC voltage terminal TV1 and the second DC voltage terminal TV2. A DC voltage VD is output during the period.
また、第1の直流電圧端子TV1は、DC/DCコンバータXの出力の高圧側に接続されている。 Also, the first DC voltage terminal TV1 is connected to the high voltage side of the output of the DC/DC converter X.
また、第2の直流電圧端子TV2は、DC/DCコンバータXの出力の低圧側に接続されている。 A second DC voltage terminal TV2 is connected to the low voltage side of the output of the DC/DC converter X.
すなわち、これらの第1の直流電圧端子TV1と第2の直流電圧端子TV2との間には、バッテリ電圧VBに基づいた直流電圧VDが供給されるようになっている。 That is, a DC voltage VD based on the battery voltage VB is supplied between the first DC voltage terminal TV1 and the second DC voltage terminal TV2.
また、平滑化コンデンサCSは、第1の直流電圧端子TV1と第2の直流電圧端子TV2との間に接続されている。 A smoothing capacitor CS is also connected between the first DC voltage terminal TV1 and the second DC voltage terminal TV2.
この平滑化コンデンサCSは、第1の直流電圧端子TV1及び第2の直流電圧端子TV2を介して、バッテリ電圧VBに基づいた直流電圧VDが供給されるようになっている。 The smoothing capacitor CS is supplied with a DC voltage VD based on the battery voltage VB via a first DC voltage terminal TV1 and a second DC voltage terminal TV2.
また、放電手段である放電抵抗RDは、例えば、図1に示すように、第1の直流電圧端子TV1と第2の直流電圧端子TV2との間に、制御スイッチ素子CSWと直列に接続されている。 特に、図1の例では、放電抵抗RDは、一端が第1の直流電圧端子TV1に接続され、他端が制御スイッチ素子CSWの一端(ドレイン)に接続されている。 Further, the discharge resistor RD, which is the discharge means, is connected in series with the control switch element CSW between the first DC voltage terminal TV1 and the second DC voltage terminal TV2, as shown in FIG. there is In particular, in the example of FIG. 1, the discharge resistor RD has one end connected to the first DC voltage terminal TV1 and the other end connected to one end (drain) of the control switch element CSW.
また、制御スイッチ素子CSWは、例えば、図1に示すように、第1の直流電圧端子TV1と第2の直流電圧端子TV2との間に、放電抵抗RDと直列に接続されている。 Further, the control switch element CSW is connected in series with the discharge resistor RD between the first DC voltage terminal TV1 and the second DC voltage terminal TV2, for example, as shown in FIG.
そして、第1の直流電圧端子TV1と第2の直流電圧端子TV2との間に、放電抵抗RD段及び制御スイッチ素子CSWを含む回路が、平滑化コンデンサCSと並列に接続されている。 A circuit including a discharge resistor RD and a control switch element CSW is connected in parallel with the smoothing capacitor CS between the first DC voltage terminal TV1 and the second DC voltage terminal TV2.
この制御スイッチ素子CSWは、制御部CNTにより制御されるようになっている。 The control switch element CSW is controlled by the controller CNT.
特に、図1の例では、この制御スイッチ素子CSWは、一端(ドレイン)が放電抵抗RDの他端に接続され、他端(ソース)が検出回路IDに接続されている。 In particular, in the example of FIG. 1, the control switch element CSW has one end (drain) connected to the other end of the discharge resistor RD and the other end (source) connected to the detection circuit ID.
そして、この制御スイッチ素子CSWは、図1の例では、ゲート電圧が制御部CNTにより制御されるnMOSトランジスタである。このnMOSトランジスタのソース・ドレイン間には、図1に示すようにボディダイオードが接続されている。 In the example of FIG. 1, the control switch element CSW is an nMOS transistor whose gate voltage is controlled by the control unit CNT. A body diode is connected between the source and drain of this nMOS transistor as shown in FIG.
したがって、第1の直流電圧端子TV1と第2の直流電圧端子TV2との間に所定の電位差がある場合には、この制御スイッチ素子CSWがオンすることで、放電抵抗RDに放電電流が流れることとなる。 Therefore, when there is a predetermined potential difference between the first DC voltage terminal TV1 and the second DC voltage terminal TV2, the control switch element CSW is turned on, thereby causing a discharge current to flow through the discharge resistor RD. becomes.
一方、この制御スイッチ素子CSWがオフしている場合には、放電抵抗RDに放電電流が流れない。 On the other hand, when the control switch element CSW is turned off, no discharge current flows through the discharge resistor RD.
また、検出回路IDは、例えば、図1に示すように、制御スイッチ素子CSWに流れる電流(すなわち、放電抵抗に流れる放電電流)を検出するようになっている。 Further, the detection circuit ID detects, for example, the current flowing through the control switch element CSW (that is, the discharge current flowing through the discharge resistor), as shown in FIG.
特に、図1の例では、検出回路IDは、制御スイッチ素子CSWの他端(ソース)と第2の直流電圧端子TV2との間に接続されている。 In particular, in the example of FIG. 1, the detection circuit ID is connected between the other end (source) of the control switch element CSW and the second DC voltage terminal TV2.
したがって、制御スイッチ素子CSWをオンして、この検出回路IDが所定の電流を検出した場合には、放電抵抗RDに放電電流が流れていると判断される。 Therefore, when the control switch element CSW is turned on and the detection circuit ID detects a predetermined current, it is determined that a discharge current is flowing through the discharge resistor RD.
また、後述のように、制御部CNTは、正常に動作している場合には、制御スイッチ素子CSWをオフしている。そして、例えば、この制御部CNTが誤動作して制御スイッチ素子CSWがオンした場合には、放電抵抗RDに放電電流が流れて、検出回路IDが電流を検出する。この検出回路IDの電流検出に基づいて、DC/DCコンバータXの動作を停止させるようにしてもよい。 Further, as will be described later, the control unit CNT turns off the control switch element CSW when operating normally. Then, for example, when the control unit CNT malfunctions and the control switch element CSW is turned on, a discharge current flows through the discharge resistor RD, and the detection circuit ID detects the current. The operation of the DC/DC converter X may be stopped based on the current detection by the detection circuit ID.
また、ブリッジ回路Yは、例えば、図1に示すように、直流電圧VDが入力され、第1ないし第4のスイッチ素子SW1、SW2、SW3、SW4のスイッチング動作により、変換電圧VYを第1の変換電圧端子TY1と第2の変換電圧端子TY2との間に出力するようになっている。 Also, as shown in FIG. 1, for example, the bridge circuit Y receives a DC voltage VD, and converts the converted voltage VY to a first It is designed to output between the converted voltage terminal TY1 and the second converted voltage terminal TY2.
このブリッジ回路Yは、図1の例では、単相のフルブリッジ回路であるが、必要に応じて、3相のフルブリッジ回路であってもよい。 Although this bridge circuit Y is a single-phase full bridge circuit in the example of FIG. 1, it may be a three-phase full bridge circuit if necessary.
このブリッジ回路Yは、例えば、図1に示すように、第1のスイッチ素子SW1と、第2のスイッチ素子SW2と、第3のスイッチ素子SW3と、第4のスイッチ素子SW4と、を備える。 For example, as shown in FIG. 1, the bridge circuit Y includes a first switch element SW1, a second switch element SW2, a third switch element SW3, and a fourth switch element SW4.
そして、第1のスイッチ素子SW1は、一端(ドレイン)が第1の直流電圧端子TV1に接続され、他端(ソース)が第1の変換電圧端子TY1に接続されている。 The first switch element SW1 has one end (drain) connected to the first DC voltage terminal TV1 and the other end (source) connected to the first converted voltage terminal TY1.
この第1のスイッチ素子SW1は、図1の例では、ゲート電圧が制御部CNTにより制御されるnMOSトランジスタである。このnMOSトランジスタのソース・ドレイン間には、図1に示すようにボディダイオードが接続されている。 The first switch element SW1 is an nMOS transistor whose gate voltage is controlled by the control unit CNT in the example of FIG. A body diode is connected between the source and drain of this nMOS transistor as shown in FIG.
また、第2のスイッチ素子SW2は、一端(ドレイン)が第1の変換電圧端子TY1に接続され、他端(ソース)が第2の直流電圧端子TV2に接続されたnMOSトランジスタである。 The second switch element SW2 is an nMOS transistor having one end (drain) connected to the first converted voltage terminal TY1 and the other end (source) connected to the second DC voltage terminal TV2.
この第2のスイッチ素子SW2は、図1の例では、ゲート電圧が制御部CNTにより制御されるnMOSトランジスタである。このnMOSトランジスタのソース・ドレイン間には、図1に示すようにボディダイオードが接続されている。 The second switch element SW2 is an nMOS transistor whose gate voltage is controlled by the control unit CNT in the example of FIG. A body diode is connected between the source and drain of this nMOS transistor as shown in FIG.
また、第3のスイッチ素子SW3は、一端(ドレイン)が第1の直流電圧端子TV1に接続され、他端(ソース)が第2の変換電圧端子TY2に接続されたnMOSトランジスタである。 The third switch element SW3 is an nMOS transistor having one end (drain) connected to the first DC voltage terminal TV1 and the other end (source) connected to the second converted voltage terminal TY2.
この第3のスイッチ素子SW3は、図1の例では、ゲート電圧が制御部CNTにより制御されるnMOSトランジスタである。このnMOSトランジスタのソース・ドレイン間には、図1に示すようにボディダイオードが接続されている。 The third switch element SW3 is an nMOS transistor whose gate voltage is controlled by the control unit CNT in the example of FIG. A body diode is connected between the source and drain of this nMOS transistor as shown in FIG.
また、第4のスイッチ素子SW4は、一端(ドレイン)が第2の変換電圧端子TY2に接続され、他端(ソース)が第2の直流電圧端子TV2に接続されnMOSトランジスタである。 The fourth switch element SW4 is an nMOS transistor having one end (drain) connected to the second converted voltage terminal TY2 and the other end (source) connected to the second DC voltage terminal TV2.
この第4のスイッチ素子SW4は、図1の例では、ゲート電圧が制御部CNTにより制御されるnMOSトランジスタである。このnMOSトランジスタのソース・ドレイン間には、図1に示すようにボディダイオードが接続されている。 The fourth switch element SW4 is an nMOS transistor whose gate voltage is controlled by the control unit CNT in the example of FIG. A body diode is connected between the source and drain of this nMOS transistor as shown in FIG.
このような構成を有するブリッジ回路Yは、既述のように、直流電圧VDが入力され、第1ないし第4のスイッチ素子SW1、SW2、SW3、SW4のスイッチング動作により、変換電圧VYを第1の変換電圧端子TY1と第2の変換電圧端子TY2との間に出力する。 As described above, the bridge circuit Y having such a configuration receives the DC voltage VD, and converts the converted voltage VY to the first is output between the converted voltage terminal TY1 and the second converted voltage terminal TY2.
また、第1の変換電圧端子TY1は、第1のスイッチ素子SW1の他端と第2のスイッチ素子SW2の一端との間に接続されるとともに、LCフィルタFの一方の入力に接続されている。 The first converted voltage terminal TY1 is connected between the other end of the first switch element SW1 and one end of the second switch element SW2, and is connected to one input of the LC filter F. .
そして、第2の変換電圧端子TY2は、第3のスイッチ素子SW3の他端と第4のスイッチ素子SW4の一端との間に接続されるとともに、LCフィルタFの他方の入力に接続されている。 The second converted voltage terminal TY2 is connected between the other end of the third switch element SW3 and one end of the fourth switch element SW4, and is connected to the other input of the LC filter F. .
これらの第1の変換電圧端子TY1と第2の変換電圧端子TY2から変換電圧VYがLCフィルタFに供給されるようになっている。 The converted voltage VY is supplied to the LC filter F from the first converted voltage terminal TY1 and the second converted voltage terminal TY2.
また、LCフィルタFは、例えば、図1に示すように、ブリッジ回路Yが出力した変換電圧VYをフィルタリングして、出力電圧VOを第1の出力電圧端子TO1と第2の出力電圧端子TO2との間に出力するようになっている。 Further, the LC filter F, for example, as shown in FIG. 1, filters the converted voltage VY output by the bridge circuit Y to pass the output voltage VO between the first output voltage terminal TO1 and the second output voltage terminal TO2. It is designed to output between
このLCフィルタFは、例えば、図1に示すように、第1のチョークコイルL1と、第2のチョークコイルL2と、出力コンデンサCOと、を備える。 This LC filter F includes, for example, a first choke coil L1, a second choke coil L2, and an output capacitor CO, as shown in FIG.
そして、第1のチョークコイルL1は、例えば、図1に示すように、一端が第1の変換電圧端子TY1に接続され、他端が第1の出力電圧端子TO1に接続されている。 The first choke coil L1 has one end connected to the first converted voltage terminal TY1 and the other end connected to the first output voltage terminal TO1, as shown in FIG.
また、第2のチョークコイルL2は、例えば、図1に示すように、一端が第2の変換電圧端子TY2に接続され、他端が第2の出力電圧端子TO2に接続されている。 The second choke coil L2 has one end connected to the second converted voltage terminal TY2 and the other end connected to the second output voltage terminal TO2, as shown in FIG.
この第2のチョークコイルL2は、第1のチョークコイルL1とトランスを構成している。 The second choke coil L2 constitutes a transformer together with the first choke coil L1.
また、出力コンデンサCOは、例えば、図1に示すように、第1の出力電圧端子TO1と第2の出力電圧端子TO2との間に接続されている。 Also, the output capacitor CO is connected between the first output voltage terminal TO1 and the second output voltage terminal TO2, for example, as shown in FIG.
このような構成を有するLCフィルタFは、既述のように、ブリッジ回路Yが出力した変換電圧VYをフィルタリングして、出力電圧VOを第1の出力電圧端子TO1と第2の出力電圧端子TO2との間に出力する。 As described above, the LC filter F having such a configuration filters the converted voltage VY output by the bridge circuit Y to transfer the output voltage VO to the first output voltage terminal TO1 and the second output voltage terminal TO2. output between
なお、この図1に示すLCフィルタFに代えて、同様の機能を有する他のフィルタを電力変換装置100に適用するようにしてもよい。
Note that, instead of the LC filter F shown in FIG. 1, another filter having a similar function may be applied to the
また、第1の出力電圧端子TO1は、負荷Loadの一端が接続されるようになっている。 One end of a load LOAD is connected to the first output voltage terminal TO1.
そして、第2の出力電圧端子TO2は、負荷Loadの他端が接続されるようになっている。 The other end of the load LOAD is connected to the second output voltage terminal TO2.
これらの第1の出力電圧端子TO1と第2の出力電圧端子TO2との間からフィルタリングされた出力電圧VOが負荷Loadに供給されるようになっている。 The output voltage VO filtered from between the first output voltage terminal TO1 and the second output voltage terminal TO2 is supplied to the load Load.
ここで、制御部CNTは、ブリッジ回路Yを制御するようになっている。より詳しくは、制御部CNTは、第1ないし第4のスイッチ素子SW1~SW4を制御するようになっている。 Here, the control unit CNT controls the bridge circuit Y. As shown in FIG. More specifically, the controller CNT controls the first to fourth switch elements SW1 to SW4.
例えば、制御部CNTは、電力変換装置100の通常運転時には、ブリッジ回路Yの第1ないし第4のスイッチ素子SW1~SW4を所定の範囲の駆動周波数で制御して、予め設定された目標値の出力電圧VOを第1の出力電圧端子TO1と第2の出力電圧端子TO2との間に出力させるようになっている。
For example, during normal operation of the
このように、制御部CNTは、ブリッジ回路Yを制御することにより、変換電圧VYに基づいた出力電圧VOを第1の出力電圧端子TO1と第2の出力電圧端子TO2との間に出力させるようになっている。 In this way, the control unit CNT controls the bridge circuit Y so as to output the output voltage VO based on the converted voltage VY between the first output voltage terminal TO1 and the second output voltage terminal TO2. It has become.
一方、制御部CNTは、電力変換装置100の運転停止時には、出力の停止後予め設定した期間(例えば3秒)内に、ブリッジ回路Yの第1ないし第4のスイッチ素子SW1~SW4を駆動周波数よりも高い出力停止用周波数で制御して、平滑化コンデンサCSを放電させるとともに第1の出力電圧端子TO1と第2の出力電圧端子TO2との間を目標値よりも低い値の安全電圧にするようになっている。
On the other hand, when the operation of the
特に、制御部CNTは、第1の出力電圧端子TO1と第2の出力電圧端子TO2との間の電圧が予め設定された安全電圧になるように、ブリッジ回路Yの第1ないし第4のスイッチ素子SW1~SW4を動作させることで、ブリッジ回路Yの第1ないし第4のスイッチ素子SW1~SW4の損失により平滑化コンデンサCSの電荷を放電させるようになっている。 In particular, the control unit CNT controls the first to fourth switches of the bridge circuit Y so that the voltage between the first output voltage terminal TO1 and the second output voltage terminal TO2 becomes a preset safe voltage. By operating the elements SW1 to SW4, the loss of the first to fourth switch elements SW1 to SW4 of the bridge circuit Y causes the charge of the smoothing capacitor CS to be discharged.
なお、既述の安全電圧は、例えば、0Vである。 In addition, the safety voltage described above is, for example, 0V.
ここで、この制御部CNTは、制御電源が供給されることで動作するようになっている。 Here, the control unit CNT is operated by being supplied with control power.
この制御部CNTは、既述の制御電源が供給され動作している場合には、制御スイッチ素子CSWをオフするように制御し、電力変換装置100の停止の際にはブリッジ回路Yによる放電動作を実行するようになっている。
This control unit CNT controls to turn off the control switch element CSW when the control power supply described above is supplied and is operating, and when the
一方、制御部CNTは、当該制御部CNTへの制御電源の供給が遮断されて制御部CNTが停止した場合には、制御スイッチ素子CSWはオンして、放電抵抗RDによる放電を実行するようになっている。 On the other hand, when the supply of control power to the control unit CNT is interrupted and the control unit CNT is stopped, the control switch element CSW is turned on and discharge is performed by the discharge resistor RD. It's becoming
すなわち、制御部CNTは、既述の制御電源の喪失時において、ブリッジ回路Yを動作(制御)できないため、制御スイッチ素子CSWをオンすることで、放電抵抗RDに放電電流が流れるようにして、平滑化コンデンサCSを放電させるようになっている。 That is, since the control unit CNT cannot operate (control) the bridge circuit Y when the control power supply is lost, the control switch element CSW is turned on so that the discharge current flows through the discharge resistor RD. The smoothing capacitor CS is discharged.
このように、制御部CNTは、当該制御電源の喪失時において、ブリッジ回路Yを動作(制御)できないため、バックアップ動作として放電抵抗RDによる放電を実行するものである。 As described above, the control unit CNT cannot operate (control) the bridge circuit Y when the control power supply is lost, so the control unit CNT executes discharge by the discharge resistor RD as a backup operation.
この制御部CNTの動作は、非常時のみの単発動作であり、繰り返し動作は発生しないため、放電抵抗RDとしては定格電力が低く小型な抵抗を選定することができる。 Since the operation of the control unit CNT is a single-shot operation only in an emergency and no repetitive operation occurs, a small resistor with a low rated power can be selected as the discharge resistor RD.
また、この制御部CNTは、DC/DCコンバータXの動作を制御するようになっている。 Also, this control unit CNT controls the operation of the DC/DC converter X. As shown in FIG.
そして、制御部CNTは、DC/DCコンバータXを動作させている時に、検出回路IDが検出した電流が予め設定した設定範囲外になった場合には、DC/DCコンバータXの動作を強制的に停止させるようになっている。 When the current detected by the detection circuit ID is out of a preset range while the DC/DC converter X is operating, the control unit CNT forces the DC/DC converter X to operate. It is designed to stop at
また、既述のように、制御部CNTは、正常に動作している場合には、制御スイッチ素子CSWをオフしている。そして、例えば、この制御部CNTが誤動作して制御スイッチ素子CSWがオンした場合には、放電抵抗RDに放電電流が流れて、検出回路IDが電流を検出する。この検出回路IDの電流検出に基づいて、DC/DCコンバータXの動作を停止させるようにしてもよい。 Further, as described above, the control unit CNT turns off the control switch element CSW when operating normally. Then, for example, when the control unit CNT malfunctions and the control switch element CSW is turned on, a discharge current flows through the discharge resistor RD, and the detection circuit ID detects the current. The operation of the DC/DC converter X may be stopped based on the current detection by the detection circuit ID.
また、制御部CNTは、ユーザが入力する外部信号SAに応じて、制御スイッチ素子CSWをオンすることで、放電抵抗RDに放電電流が流れるようにして、平滑化コンデンサCSを放電させるようになっている。 In addition, the control unit CNT turns on the control switch element CSW in response to an external signal SA input by the user, thereby causing a discharge current to flow through the discharge resistor RD, thereby discharging the smoothing capacitor CS. ing.
次に、以上のような構成を有する電力変換装置100の制御方法の例について説明する。
Next, an example of a control method for the
ここで、図2は、図1に示す電力変換装置100の通常運転時の変換電圧VYの波形の一例を示す波形図である。また、図3は、図1に示す電力変換装置100の通常運転時の出力電圧VOの波形の一例を示す波形図である。また、図4は、図1に示す電力変換装置100の放電動作時の変換電圧VYの波形の一例を示す波形図である。また、図5は、図1に示す電力変換装置100の放電動作時の出力電圧VO波形の一例を示す波形図である。
Here, FIG. 2 is a waveform diagram showing an example of the waveform of the converted voltage VY during normal operation of the
既述のように、制御部CNTは、電力変換装置100の通常運転時には、ブリッジ回路Yの第1ないし第4のスイッチ素子SW1~SW4を所定の範囲の駆動周波数で制御して、予め設定された目標値の出力電圧VOを第1の出力電圧端子TO1と第2の出力電圧端子TO2との間に出力させる。
As described above, during normal operation of the
この場合、例えば、ブリッジ回路Yは、図2に示すような波形の変換電圧VYを出力し、LCフィルタFによりフィルタリングされた出力電圧VOは、図3に示すような交流波形になる。 In this case, for example, the bridge circuit Y outputs a converted voltage VY having a waveform as shown in FIG. 2, and the output voltage VO filtered by the LC filter F has an AC waveform as shown in FIG.
一方、制御部CNTは、電力変換装置100の運転停止時には、出力の停止後予め設定した期間(例えば3秒)内に、ブリッジ回路Yの第1ないし第4のスイッチ素子SW1~SW4を駆動周波数よりも高い出力停止用周波数で制御して、平滑化コンデンサCSを放電させるとともに第1の出力電圧端子TO1と第2の出力電圧端子TO2との間を目標値よりも低い値の安全電圧にする。
On the other hand, when the operation of the
特に、制御部CNTは、第1の出力電圧端子TO1と第2の出力電圧端子TO2との間の電圧が予め設定された安全電圧になるように、ブリッジ回路Yの第1ないし第4のスイッチ素子SW1~SW4を動作させることで、ブリッジ回路Yの第1ないし第4のスイッチ素子SW1~SW4の損失により平滑化コンデンサCSの電荷を放電させる。 In particular, the control unit CNT controls the first to fourth switches of the bridge circuit Y so that the voltage between the first output voltage terminal TO1 and the second output voltage terminal TO2 becomes a preset safe voltage. By operating the elements SW1 to SW4, the losses of the first to fourth switch elements SW1 to SW4 of the bridge circuit Y cause the smoothing capacitor CS to discharge.
この場合、例えば、ブリッジ回路Yは、図4に示すような波形の変換電圧VYを出力し、LCフィルタFによりフィルタリングされた出力電圧VOは、図5に示すような0Vの安全電圧になる。 In this case, for example, the bridge circuit Y outputs a converted voltage VY having a waveform as shown in FIG. 4, and the output voltage VO filtered by the LC filter F becomes a safe voltage of 0V as shown in FIG.
ここで、既述のように、この制御部CNTは、制御電源が供給されることで動作する。 Here, as described above, the control unit CNT operates by being supplied with control power.
この制御部CNTは、既述の制御電源が供給され動作している場合には、制御スイッチ素子CSWをオフするように制御し、電力変換装置100の停止の際にはブリッジ回路Yによる放電動作を実行する。
This control unit CNT controls to turn off the control switch element CSW when the control power supply described above is supplied and is operating, and when the
これにより、第1の出力電圧端子TO1と第2の出力電圧端子TO2との間を目標値よりも低い値の安全電圧にすることができる。 As a result, a safe voltage lower than the target value can be set between the first output voltage terminal TO1 and the second output voltage terminal TO2.
一方、制御部CNTは、当該制御部CNTへの制御電源の供給が遮断されて制御部CNTが停止した場合には、制御スイッチ素子CSWはオンして、放電抵抗RDによる放電を実行する。 On the other hand, when the supply of control power to the control unit CNT is interrupted and the control unit CNT stops, the control switch element CSW is turned on and discharge is performed by the discharge resistor RD.
すなわち、制御部CNTは、既述の制御電源の喪失時において、ブリッジ回路Yを動作(制御)できないため、制御スイッチ素子CSWをオンすることで、放電抵抗RDに放電電流が流れるようにして、平滑化コンデンサCSを放電させる。 That is, since the control unit CNT cannot operate (control) the bridge circuit Y when the control power supply is lost, the control switch element CSW is turned on so that the discharge current flows through the discharge resistor RD. Discharge the smoothing capacitor CS.
このように、制御部CNTは、当該制御電源の喪失時において、ブリッジ回路Yを動作(制御)できないため、バックアップ動作として放電抵抗RDによる放電を実行するものである。 As described above, the control unit CNT cannot operate (control) the bridge circuit Y when the control power supply is lost, so the control unit CNT executes discharge by the discharge resistor RD as a backup operation.
この制御部CNTの動作は、非常時のみの単発動作であり、繰り返し動作は発生しないため、放電抵抗RDとしては定格電力が低く小型な抵抗を選定することができる。 Since the operation of the control unit CNT is a single-shot operation only in an emergency and no repetitive operation occurs, a small resistor with a low rated power can be selected as the discharge resistor RD.
また、制御部CNTは、DC/DCコンバータXを動作させている時に、検出回路IDが検出した電流が予め設定した設定範囲外になった場合には、DC/DCコンバータXの動作を強制的に停止させる。 Further, when the current detected by the detection circuit ID is out of the preset range while the DC/DC converter X is operating, the control unit CNT forces the operation of the DC/DC converter X. to stop.
これにより、例えば、DC/DCコンバータXが誤動作して直流電圧VDが大きくなりすぎた場合に、過電圧が回路内部に印加されるのを抑制することができる。 As a result, for example, when the DC/DC converter X malfunctions and the DC voltage VD becomes too large, it is possible to prevent an overvoltage from being applied to the inside of the circuit.
また、制御部CNTは、ユーザが入力する外部信号SAに応じて、制御スイッチ素子CSWをオンすることで、放電抵抗RDに放電電流が流れるようにして、平滑化コンデンサCSを放電させる。 In addition, the control unit CNT turns on the control switch element CSW in response to an external signal SA input by the user, thereby allowing a discharge current to flow through the discharge resistor RD and discharging the smoothing capacitor CS.
これにより、ユーザの操作に応じて、放電抵抗RDに放電電流が流れるようにして、平滑化コンデンサCSを放電させて、第1の出力電圧端子TO1と第2の出力電圧端子TO2との間の電圧を安全電圧に制御することができる。 As a result, according to the user's operation, a discharge current flows through the discharge resistor RD, the smoothing capacitor CS is discharged, and the voltage between the first output voltage terminal TO1 and the second output voltage terminal TO2 is reduced. Voltage can be controlled to a safe voltage.
以上のように、本発明の一態様に係る電力変換装置100は、バッテリBが出力するバッテリ電圧VBを電力変換して、負荷Loadに供給するための交流の出力電圧VOを出力する電力変換装置100であって、バッテリ電圧VBに基づいた直流電圧VDが供給される第1の直流電圧端子TV1と第2の直流電圧端子TV2との間に接続された平滑化コンデンサCSと、直流電圧VDが入力され、スイッチ素子SW1~SW4のスイッチング動作により、変換電圧VYを第1の変換電圧端子TY1と第2の変換電圧端子TY2との間に出力するブリッジ回路Yと、ブリッジ回路Yが出力した変換電圧VYをフィルタリングして出力電圧VOを出力するフィルタ(LCフィルタ)Fと、ブリッジ回路Yを制御することにより、変換電圧VYに基づいた出力電圧VOを第1の出力電圧端子TO1と第2の出力電圧端子TO2との間に出力させる制御部CNTと、を備える。
As described above, the
そして、制御部CNTは、電力変換装置100の通常運転時には、ブリッジ回路Yのスイッチ素子SW1~SW4を所定の範囲の駆動周波数で制御して、予め設定された目標値の出力電圧VOを第1の出力電圧端子TO1と第2の出力電圧端子TO2との間に出力させる。
Then, during normal operation of the
一方、制御部CNTは、電力変換装置100の運転停止時には、出力の停止後予め設定した期間内に、ブリッジ回路Yのスイッチ素子SW1~SW4を駆動周波数よりも高い出力停止用周波数で制御して、平滑化コンデンサCSを放電させるとともに第1の出力電圧端子TO1と第2の出力電圧端子TO2との間を目標値よりも低い値の安全電圧にする。
On the other hand, when the operation of the
これにより、本発明の電力変換装置によれば、小型化を図りつつ、運転停止時に直流電圧の平滑化コンデンサに蓄積された電荷を放電するとともに出力電圧を安全電圧に制御することができる。 As a result, according to the power conversion apparatus of the present invention, it is possible to discharge electric charges accumulated in the DC voltage smoothing capacitor and control the output voltage to a safe voltage when the operation is stopped while miniaturization is achieved.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and spirit of the invention, as well as the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.
100 電力変換装置
CNT 制御部
B バッテリ
Load 負荷
TB1 第1のバッテリ端子
TB2 第2のバッテリ端子
X DC/DCコンバータ
CS 平滑化コンデンサ
RD 放電抵抗(放電手段)
ID 検出回路
CSW 制御スイッチ素子
TV1 第1の直流電圧端子
TV2 第2の直流電圧端子
Y ブリッジ回路
TY1 第1の変換電圧端子
TY2 第2の変換電圧端子
F LCフィルタ(フィルタ)
TO1 第1の出力電圧端子
TO2 第2の出力電圧端子
SW1 第1のスイッチ素子
SW2 第2のスイッチ素子
SW3 第3のスイッチ素子
SW4 第4のスイッチ素子
L1 第1のチョークコイル
L2 第2のチョークコイル
CO 出力コンデンサ
VO 出力電圧
VY 変換電圧
VD 直流電圧
100 Power converter CNT Control unit B Battery Load Load TB1 First battery terminal TB2 Second battery terminal X DC/DC converter CS Smoothing capacitor RD Discharging resistor (discharging means)
ID detection circuit CSW control switch element TV1 first DC voltage terminal TV2 second DC voltage terminal Y bridge circuit TY1 first converted voltage terminal TY2 second converted voltage terminal FLC filter (filter)
TO1 First output voltage terminal TO2 Second output voltage terminal SW1 First switch element SW2 Second switch element SW3 Third switch element SW4 Fourth switch element L1 First choke coil L2 Second choke coil CO Output capacitor VO Output voltage VY Conversion voltage VD DC voltage
Claims (11)
前記バッテリ電圧に基づいた直流電圧が供給される第1の直流電圧端子と第2の直流電圧端子との間に接続された平滑化コンデンサと、
前記直流電圧が入力され、スイッチ素子のスイッチング動作により、変換電圧を第1の変換電圧端子と第2の変換電圧端子との間に出力するブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路が出力した前記変換電圧をフィルタリングして前記出力電圧を出力するフィルタと、
前記ブリッジ回路を制御することにより、前記変換電圧に基づいた前記出力電圧を第1の出力電圧端子と第2の出力電圧端子との間に出力させる制御部と、
前記第1の直流電圧端子と前記第2の直流電圧端子との間に接続された放電手段と、
前記第1の直流電圧端子と前記第2の直流電圧端子との間に、前記放電手段と直列に接続され、前記制御部により制御される制御スイッチ素子と、
前記制御スイッチ素子に流れる電流を検出する検出回路と、
前記バッテリ電圧が入力され、前記第1の直流電圧端子と前記第2の直流電圧端子との間に前記直流電圧を出力するDC/DCコンバータと、を備え、
前記制御部は、
前記電力変換装置の通常運転時には、前記ブリッジ回路の前記スイッチ素子を所定の範囲の駆動周波数で制御して、予め設定された目標値の前記出力電圧を前記第1の出力電圧端子と前記第2の出力電圧端子との間に出力させ、
一方、前記電力変換装置の運転停止時には、出力の停止後予め設定した期間内に、前記ブリッジ回路の前記スイッチ素子を前記駆動周波数よりも高い出力停止用周波数で制御して、前記平滑化コンデンサを放電させるとともに前記第1の出力電圧端子と前記第2の出力電圧端子との間を前記目標値よりも低い値の安全電圧にし、
前記DC/DCコンバータの動作を制御し、前記DC/DCコンバータを動作させている時に、前記検出回路が検出した電流が予め設定した設定範囲外になった場合には、前記DC/DCコンバータの動作を強制的に停止させる
ことを特徴とする電力変換装置。 A power conversion device that converts a battery voltage output by a battery into power and outputs an AC output voltage to be supplied to a load,
a smoothing capacitor connected between a first DC voltage terminal to which a DC voltage based on the battery voltage is supplied and a second DC voltage terminal;
a bridge circuit that receives the DC voltage and outputs a converted voltage between a first converted voltage terminal and a second converted voltage terminal by switching operation of a switch element;
a filter that filters the converted voltage output by the bridge circuit and outputs the output voltage;
a control unit for outputting the output voltage based on the converted voltage between a first output voltage terminal and a second output voltage terminal by controlling the bridge circuit;
discharge means connected between said first DC voltage terminal and said second DC voltage terminal;
a control switch element connected in series with the discharge means between the first DC voltage terminal and the second DC voltage terminal and controlled by the control unit;
a detection circuit that detects a current flowing through the control switch element;
a DC/DC converter to which the battery voltage is input and which outputs the DC voltage between the first DC voltage terminal and the second DC voltage terminal;
The control unit
During normal operation of the power converter, the switch elements of the bridge circuit are controlled at a drive frequency within a predetermined range, and the output voltage of a preset target value is applied to the first output voltage terminal and the second output voltage terminal. and the output voltage terminal of
On the other hand, when the operation of the power converter is stopped, the switch element of the bridge circuit is controlled at an output stop frequency higher than the drive frequency within a preset period after the output is stopped, and the smoothing capacitor is Discharging and setting a safe voltage lower than the target value between the first output voltage terminal and the second output voltage terminal,
When the current detected by the detection circuit is out of a preset range while the operation of the DC/DC converter is controlled and the DC/DC converter is operated, the DC/DC converter force the operation to stop
A power conversion device characterized by:
前記第1の出力電圧端子と前記第2の出力電圧端子との間の電圧が前記安全電圧になるように、前記ブリッジ回路の前記スイッチ素子を動作させることで、前記ブリッジ回路の前記スイッチ素子の損失により前記平滑化コンデンサの電荷を放電させる
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 The control unit
By operating the switch element of the bridge circuit so that the voltage between the first output voltage terminal and the second output voltage terminal becomes the safe voltage, the switch element of the bridge circuit 2. The power converter according to claim 1, wherein the loss discharges the electric charge of the smoothing capacitor.
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の電力変換装置。 A circuit including the discharge means and the control switch element is connected in parallel with the smoothing capacitor between the first DC voltage terminal and the second DC voltage terminal. 4. The power converter according to any one of items 1 to 3.
制御電源が供給されることで動作するようになっており、
前記制御部は、
前記制御電源が供給され動作している場合には、前記制御スイッチ素子をオフするように制御し、前記電力変換装置の停止の際には前記ブリッジ回路による放電動作を実行するようになっており、
一方、前記制御部への前記制御電源の供給が遮断されて前記制御部が停止した場合には、前記放電手段による放電を実行するようになっている
ことを特徴とする請求項4または5に記載の電力変換装置。 The control unit
It is designed to operate by supplying control power,
The control unit
When the control power supply is supplied and is operating, the control switch element is controlled to be turned off, and when the power conversion device is stopped, the bridge circuit performs a discharge operation. ,
On the other hand, when the supply of the control power source to the control unit is interrupted and the control unit stops, the discharging is performed by the discharging means. A power converter as described.
ユーザが入力する外部信号に応じて、前記制御スイッチ素子をオンすることで、前記放電手段に放電電流が流れるようにして、前記平滑化コンデンサを放電させる
ことを特徴とする請求項4ないし6のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The control unit
7. The smoothing capacitor is discharged by turning on the control switch element according to an external signal input by a user so that a discharge current flows through the discharge means. The power conversion device according to any one of the items.
前記制御電源の喪失時において、前記ブリッジ回路を動作できないため、前記制御スイッチ素子をオンすることで、前記放電手段に放電電流が流れるようにして、前記平滑化コンデンサを放電させる
ことを特徴とする請求項6に記載の電力変換装置。 The control unit
Since the bridge circuit cannot operate when the control power supply is lost, the smoothing capacitor is discharged by turning on the control switch element so that a discharge current flows through the discharge means. The power converter according to claim 6 .
単相のフルブリッジ回路、又は、3相のフルブリッジ回路であることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか一項に記載の電力変換装置。 The bridge circuit is
10. The power converter according to any one of claims 1 to 9 , wherein the power converter is a single-phase full-bridge circuit or a three-phase full-bridge circuit.
前記制御部は、
前記電力変換装置の通常運転時には、前記ブリッジ回路の前記スイッチ素子を所定の範囲の駆動周波数で制御して、予め設定された目標値の前記出力電圧を前記第1の出力電圧端子と前記第2の出力電圧端子との間に出力させ、
一方、前記電力変換装置の運転停止時には、出力の停止後予め設定した期間内に、前記ブリッジ回路の前記スイッチ素子を前記駆動周波数よりも高い出力停止用周波数で制御して、前記平滑化コンデンサを放電させるとともに前記第1の出力電圧端子と前記第2の出力電圧端子との間を前記目標値よりも低い値の安全電圧にし、
前記DC/DCコンバータの動作を制御し、前記DC/DCコンバータを動作させている時に、前記検出回路が検出した電流が予め設定した設定範囲外になった場合には、前記DC/DCコンバータの動作を強制的に停止させる
ことを特徴とする電力変換装置の制御方法。 A power conversion device for converting a battery voltage output by a battery into power and outputting an AC output voltage to be supplied to a load, wherein a first DC voltage terminal is supplied with a DC voltage based on the battery voltage. and a smoothing capacitor connected between and a second DC voltage terminal, the DC voltage is input, and the conversion voltage is transferred to the first conversion voltage terminal and the second conversion voltage terminal by the switching operation of the switch element a bridge circuit that outputs between, a filter that filters the converted voltage output by the bridge circuit and outputs the output voltage, and a filter that outputs the output voltage by controlling the bridge circuit to output the output voltage based on the converted voltage a controller for outputting between a first output voltage terminal and a second output voltage terminal; a discharging means connected between the first DC voltage terminal and the second DC voltage terminal; A control switch element connected in series with the discharge means and controlled by the control unit between the first DC voltage terminal and the second DC voltage terminal, and detecting a current flowing through the control switch element and a DC/DC converter to which the battery voltage is input and which outputs the DC voltage between the first DC voltage terminal and the second DC voltage terminal. a method,
The control unit
During normal operation of the power converter, the switch elements of the bridge circuit are controlled at a drive frequency within a predetermined range, and the output voltage of a preset target value is applied to the first output voltage terminal and the second output voltage terminal. and the output voltage terminal of
On the other hand, when the operation of the power converter is stopped, the switch element of the bridge circuit is controlled at an output stop frequency higher than the drive frequency within a preset period after the output is stopped, and the smoothing capacitor is Discharging and setting a safe voltage lower than the target value between the first output voltage terminal and the second output voltage terminal,
When the current detected by the detection circuit is out of a preset range while the operation of the DC/DC converter is controlled and the DC/DC converter is operated, the DC/DC converter force the operation to stop
A control method for a power converter, characterized by:
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