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JP2022139264A - Power conversion device, control apparatus, and control method - Google Patents

Power conversion device, control apparatus, and control method Download PDF

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JP2022139264A JP2021039559A JP2021039559A JP2022139264A JP 2022139264 A JP2022139264 A JP 2022139264A JP 2021039559 A JP2021039559 A JP 2021039559A JP 2021039559 A JP2021039559 A JP 2021039559A JP 2022139264 A JP2022139264 A JP 2022139264A
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Abstract

To execute a power conversion with a target value of a desired DC voltage according to an input voltage.SOLUTION: A power conversion device comprises: a zero-cross detection unit that detects a phase of an AC voltage; means for inducing an AC current of an approximately sine wave so that its phase is the same as the phase of AC voltage by executing PWM control on a switching element in a half period in which the phase is positive or negative, and charging a terminal voltage of a capacitor so as to approach a charging target voltage; means for acquiring a duty ratio in the PWM control in a phase in which the AC voltage is near a positive or negative peak; and means for reducing the charging target voltage of the capacitor from the current value when the duty ratio is larger than a first reference value, and increasing the charging target voltage of the capacitor when the duty ratio is smaller than a second reference value smaller than the first reference value.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、電力変換装置、制御装置および制御方法に関するものである。 The present invention relates to a power conversion device, control device and control method.

従来、AC/DCコンバータ部を有する電力変換装置では、AC/DCコンバータ部の直流電圧の目標値を調整する際の下限値は、入力側の交流電圧によって決定されている。この場合、従来の電力変換装置は、変換後の直流電圧を交流電圧の振幅以上にし、入力電流の過電流が発生しないように、直流電圧目標値を設定する。 Conventionally, in a power converter having an AC/DC converter section, the lower limit value for adjusting the target value of the DC voltage of the AC/DC converter section is determined by the AC voltage on the input side. In this case, the conventional power converter sets the DC voltage target value so that the DC voltage after conversion is equal to or greater than the amplitude of the AC voltage and the overcurrent of the input current does not occur.

特許第6656341号公報Japanese Patent No. 6656341

しかしながら、電力変換装置が利用される場合、入力側の交流電圧は様々である。そのため、入力側の交流電圧に対して変換後の直流電圧の目標値が高すぎると電力損失が増加し、電力変換効率が低下する。 However, when a power converter is used, the AC voltage on the input side varies. Therefore, if the target value of the DC voltage after conversion is too high with respect to the AC voltage on the input side, the power loss increases and the power conversion efficiency decreases.

そこで、1つの側面では、本発明の目的は、入力電圧に応じた望ましい直流電圧の目標値で電力変換を実行可能な電力変換装置、制御装置および制御方法を提供することにある。 Accordingly, in one aspect, an object of the present invention is to provide a power conversion device, a control device, and a control method capable of executing power conversion at a desired DC voltage target value according to the input voltage.

本発明による実施形態は以下の電力変換装置によって例示される。第1の側面では、この電力変換装置は、
交流源から直流に変換した後に、負荷に供給される電力を調整する電力変換装置であって、
前記交流源と前記負荷との間の経路に直列に接続されるリアクタンス素子と、
前記負荷と並列に設けられるコンデンサと、
前記リアクタンス素子を介し、前記交流源から交流電圧を短絡および開放できるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記交流源からの交流電圧の位相を検出するゼロクロス検出部と、
前記交流電圧において位相が正または負の半周期に前記スイッチング素子に対するPWM制御を実行することによって前記交流電圧と同位相となるように略正弦波の交流電流を誘起し、前記コンデンサの端子電圧を充電目標電圧に近づくように充電する手段と、
前記交流電圧が正または負のピーク近傍となる位相において、前記PWM制御におけるデューティ比を取得する手段と、
前記デューティ比が第1の基準値より大きい場合に前記コンデンサの充電目標電圧を現在値から低下させ、前記デューティ比が第1の基準値より小さい第2の基準値より小さい場合に前記コンデンサの充電目標電圧を現在値から増加させる手段と、を備える。
Embodiments according to the invention are exemplified by the following power converters. In a first aspect, this power conversion device includes:
A power conversion device that adjusts the power supplied to a load after converting from an AC source to DC,
a reactance element connected in series to a path between the AC source and the load;
a capacitor provided in parallel with the load;
a switching element capable of shorting and opening an alternating voltage from the alternating current source via the reactance element;
a control unit that controls the switching element;
with
The control unit
a zero-cross detection unit that detects the phase of the AC voltage from the AC source;
A substantially sinusoidal alternating current is induced so as to have the same phase as the alternating voltage by performing PWM control on the switching element in a half cycle in which the phase of the alternating voltage is positive or negative, and the terminal voltage of the capacitor is reduced. means for charging to approach a charging target voltage;
means for obtaining a duty ratio in the PWM control in a phase where the AC voltage is near a positive or negative peak;
When the duty ratio is greater than a first reference value, the charging target voltage of the capacitor is decreased from the current value, and when the duty ratio is less than a second reference value which is less than the first reference value, the capacitor is charged. and means for increasing the target voltage from the current value.

ここで、ゼロクロス検出部は、この電力変換装置に入力される交流電圧が0となるタイミングを検出する。また、PWMとは、パルス幅変調(Pulse Width Modulation)をいう
。デューティ比とは、PWMにおけるオンとオフの期間の合計期間に対するオンの期間の割合をいう。また、オンの期間とは、PWMにおける高電位の期間をいい、オフの期間とは、PWMにおける低電位の期間をいう。
Here, the zero-cross detector detects the timing when the AC voltage input to this power conversion device becomes zero. PWM means pulse width modulation. The duty ratio refers to the ratio of the ON period to the total period of the ON and OFF periods in PWM. Also, the ON period means a high potential period in PWM, and the OFF period means a low potential period in PWM.

本電力変換装置は、前記デューティ比が第1の基準値より大きい場合に前記コンデンサの充電目標電圧を現在値から低下させ、デューティ比が第1の基準値より小さい第2の基準値より小さい場合にコンデンサの充電目標電圧を現在値から増加させる。したがって、本電力変換装置は、電力変換中に動的かつ自動的にPWMのデューティ比を基に、コンデンサの充電目標電圧を設定または調整できる。また、本電力変換装置に入力される交流電圧の振幅(ピーク値)に比べて、コンデンサの端子電圧(および充電目標電圧)が高すぎる場合には、交流電圧が正または負のピーク近傍でデューティ比が大きくなる。この場合には、電力損失が増加し、電力変換の効率が低下する。したがって、この場合には、制御部は、コンデンサの充電目標電圧を下げればよい。 When the duty ratio is greater than a first reference value, the power conversion device reduces the charging target voltage of the capacitor from the current value, and when the duty ratio is less than a second reference value that is lower than the first reference value. increases the capacitor charging target voltage from the current value. Therefore, the present power converter can dynamically and automatically set or adjust the charging target voltage of the capacitor based on the PWM duty ratio during power conversion. Also, if the terminal voltage of the capacitor (and the charging target voltage) is too high compared to the amplitude (peak value) of the AC voltage input to this power conversion device, the duty cycle will be reduced near the positive or negative peak of the AC voltage. ratio increases. In this case, power loss increases and efficiency of power conversion decreases. Therefore, in this case, the control unit should reduce the charging target voltage of the capacitor.

一方、コンデンサの端子電圧(および充電目標電圧)が低く、本電力変換装置に入力される交流電圧の振幅(ピーク値)に近い場合には、交流電圧が正または負のピーク近傍でデューティ比が小さくなる。この場合には、交流電圧のピーク値がコンデンサの端子電圧に近づくおそれがある。したがって、この場合には、制御部は、コンデンサの充電目標電圧を上げればよい。以上の処理により、本電力変換装置は、コンデンサの充電目標電圧を適正な値に設定でき、効率よく電力変換を実行できる。 On the other hand, when the terminal voltage of the capacitor (and the charging target voltage) is low and close to the amplitude (peak value) of the AC voltage input to this power converter, the duty ratio is close to the positive or negative peak of the AC voltage. become smaller. In this case, the peak value of the AC voltage may approach the terminal voltage of the capacitor. Therefore, in this case, the controller should increase the charging target voltage of the capacitor. By the above processing, the present power converter can set the charging target voltage of the capacitor to an appropriate value, and can efficiently perform power conversion.

第2の側面では、この電力変換装置は、
前記交流源から給電される全波整流回路を含み、または、全波整流回路を介して交流源から給電され、前記負荷に電力を供給する回路であり、
前記スイッチング素子は、前記リアクタンス素子の負荷側の接点で整流機能を有する素子を介して前記コンデンサと並列に接続され、
前記整流機能を有する素子は、カソード側が前記コンデンサの高電位側の第1の端子に接続され、アノード側が前記スイッチング素子と前記リアクタンス素子の前記負荷側との接点に接続される。
In a second aspect, this power conversion device
A circuit that supplies power to the load, including a full-wave rectifier circuit powered by the AC source, or powered by the AC source via the full-wave rectifier circuit,
The switching element is connected in parallel with the capacitor via an element having a rectifying function at a contact on the load side of the reactance element,
The element having a rectifying function has a cathode side connected to a first terminal on a high potential side of the capacitor, and an anode side connected to a contact point between the switching element and the load side of the reactance element.

すなわち、本電力変換装置の制御部は、全波整流回路を含む電力変換装置、または、全波整流回路を介して交流源から給電される電力変換装置に適用できる。また、スイッチング素子がリアクタンス素子の負荷側の接点で整流機能を有する素子を介して負荷と並列に設けられるコンデンサと並列に接続される構成は、ある種のチョッパ回路である。すなわち、本電力変換装置の制御部は、全波整流でき、かつ、チョッパ回路を含む構成に適用できる。 That is, the control unit of the present power conversion device can be applied to a power conversion device including a full-wave rectifier circuit or a power conversion device to which power is supplied from an AC source via the full-wave rectification circuit. Also, a configuration in which a switching element is connected in parallel with a capacitor provided in parallel with a load via an element having a rectifying function at a contact on the load side of a reactance element is a kind of chopper circuit. That is, the control unit of this power converter can perform full-wave rectification and can be applied to a configuration including a chopper circuit.

第3の側面では、この電力変換装置は、第1の回路部分と第2の回路部分とを有し、
第1の回路部分は、
前記交流源の第1の端子に接続される第1のリアクタンス素子と、
前記第1のリアクタンス素子にアノード側が接続され、前記コンデンサの前記第1の端子にカソード側が接続される第1の整流機能を有する素子と、
前記第1の整流機能を有する素子を介して前記コンデンサに並列に接続される第1のスイッチング素子と、を有し、
第2の回路部分は、
前記交流電源の第2の端子に接続される第2のリアクタンス素子と、前記第2のリアクタンス素子にアノード側が接続され、前記コンデンサの前記第1の端子にカソード側が接続される第2の整流機能を有する素子と、
前記第2の整流機能を有する素子を介して前記コンデンサに並列に接続される第2のスイッチング素子と、を有する。
In a third aspect, this power conversion device has a first circuit portion and a second circuit portion,
The first circuit portion comprises:
a first reactance element connected to a first terminal of the AC source;
an element having a first rectifying function, the anode side of which is connected to the first reactance element and the cathode side of which is connected to the first terminal of the capacitor;
a first switching element connected in parallel to the capacitor via the element having the first rectifying function;
The second circuit portion is
a second reactance element connected to the second terminal of the AC power supply; and a second rectifying function having an anode side connected to the second reactance element and a cathode side connected to the first terminal of the capacitor. an element having
and a second switching element connected in parallel to the capacitor via the element having the second rectifying function.

ここで、第1の回路部分と第2の回路部分の組み合わせは全波整流回路とも言える。また、第1の回路部分と第2の回路部分とは、それぞれチョッパ回路ともいえる。したがって、本電力変換装置の制御部は、全波整流でき、かつ、チョッパ回路を含む構成に適用できる。 Here, the combination of the first circuit portion and the second circuit portion can also be said to be a full-wave rectifier circuit. Also, the first circuit portion and the second circuit portion can be said to be chopper circuits, respectively. Therefore, the control unit of this power converter can perform full-wave rectification and can be applied to a configuration including a chopper circuit.

第4の側面では、この電力変換装置は、
前記交流源の第1の端子に接続されるリアクタンス素子と、
前記リアクタンス素子を介して前記交流源に接続される全波整流回路と、を含み、
前記全波整流回路は、
前記リアクタンス素子にアノード側が接続され、前記コンデンサの第1の端子にカソード側が接続される整流機能を有する第1のスイッチング素子と、
前記第1のリアクタンス素子にカソード側が接続され、前記コンデンサの第2の端子にアノード側が接続される整流機能を有する第2のスイッチング素子と、
前記コンデンサの前記第1の端子にカソードが接続される第1の整流素子と、
前記第1の整流素子のアノード側および前記交流源の第2の端子にカソード側が接続され、前記コンデンサの前記第2の端子にアノード側が接続される第2の整流素子と、を有する。本電力変換装置の制御部は、以上の構成を含む電力変換装置に適用できる。
In a fourth aspect, this power conversion device
a reactance element connected to a first terminal of the AC source;
a full-wave rectifier circuit connected to the AC source via the reactance element,
The full-wave rectifier circuit is
a first switching element having a rectifying function, the anode side of which is connected to the reactance element and the cathode side of which is connected to the first terminal of the capacitor;
a second switching element having a rectifying function, the cathode side of which is connected to the first reactance element and the anode side of which is connected to the second terminal of the capacitor;
a first rectifying element having a cathode connected to the first terminal of the capacitor;
an anode side of the first rectifying element and a second rectifying element having a cathode side connected to the second terminal of the AC source and having an anode side connected to the second terminal of the capacitor. The control unit of this power conversion device can be applied to a power conversion device including the above configuration.

第5の側面では、本実施形態は、この電力変換装置の制御部によって特定される。また、第6の側面では、本実施形態は、電力変換装置の制御部の制御方法によって特定される。 In a fifth aspect, the present embodiment is specified by the controller of this power converter. Moreover, in the sixth aspect, the present embodiment is specified by the control method of the control unit of the power converter.

本実施形態の少なくとも1つの側面では、入力電圧に応じた望ましい直流電圧目標値で電力変換を実行可能な電力変換装置、制御装置および制御方法を提供することができる。 According to at least one aspect of the present embodiment, it is possible to provide a power conversion device, a control device, and a control method capable of executing power conversion with a desired DC voltage target value according to the input voltage.

図1は、実施形態の制御方法を適用した制御装置を含む三相交流の電力変換装置を例示する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a three-phase AC power conversion device including a control device to which a control method according to an embodiment is applied. 図2は、第1の実施形態の電力変換装置の処理を例示する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating processing of the power conversion device of the first embodiment. 図3は、第1の実施形態の電力変換装置の具体的構成を例示する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a specific configuration of the power conversion device of the first embodiment. 図4は、三相のうちの2つの相に着目した電力変換装置の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a power converter focusing on two phases out of three phases. 図5は、制御部の処理を例示する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the processing of the control unit; 図6は、第2の実施形態である電力変換装置の構成を例示する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the power conversion device according to the second embodiment. 図7は、第3の実施形態である電力変換装置の構成を例示する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of a power conversion device according to the third embodiment. 図8は、第4の実施形態である電力変換装置の構成を例示する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of a power converter according to the fourth embodiment. 図9は、第5の実施形態である電力変換装置の構成を例示する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating the configuration of a power converter according to the fifth embodiment.

以下、本発明の一側面に係る実施の形態(第1の実施形態乃至第5の実施形態)を図面に基づいて説明する。ただし、以下で説明する本実施形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、本発明の実施にあたって、本実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。 Hereinafter, embodiments (first embodiment to fifth embodiment) according to one aspect of the present invention will be described with reference to the drawings. However, this embodiment described below is merely an example of the present invention in every respect. It goes without saying that various modifications and variations can be made without departing from the scope of the invention. That is, in carrying out the present invention, a specific configuration according to the present embodiment may be employed as appropriate.

<適用例>
まず、図1を用いて、本発明が適用される場面の一例について説明する。図1は、本実施形態の制御方法を適用した制御回路100を含む三相交流の電力変換装置1を例示する図である。電力変換装置1は、三相交流電源からの経路に挿入されるフィルタ回路Fと、
昇圧用リアトル素子Lと、スイッチング素子TD1乃至TD6と、負荷に並列に接続される平滑用のコンデンサC1を有する。さらに、電力変換装置1は、交流電圧センサV1と、交流電流センサA1と、直流電圧センサV2と、制御回路100を有する。
<Application example>
First, an example of a scene to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating a three-phase AC power converter 1 including a control circuit 100 to which the control method of this embodiment is applied. The power conversion device 1 includes a filter circuit F inserted in a path from a three-phase AC power supply,
It has a boosting reactor element L, switching elements TD1 to TD6, and a smoothing capacitor C1 connected in parallel to the load. Further, the power converter 1 has an AC voltage sensor V1, an AC current sensor A1, a DC voltage sensor V2, and a control circuit 100.

図1の例では、交流電圧センサV1は、三相交流電源に近い側の電力経路に接続されている。交流電圧センサV1は、三相交流電源からの各相の入力電圧を測定し、制御回路100に伝達する。 In the example of FIG. 1, the AC voltage sensor V1 is connected to the power path closer to the three-phase AC power supply. AC voltage sensor V<b>1 measures the input voltage of each phase from the three-phase AC power supply and transmits it to control circuit 100 .

フィルタ回路Fは、例えば、リアクタンス素子を各相の電力経路に直列に、コンデンサを電力経路に並列に接続した構成を有する。昇圧用リアトル素子Lは、例えば、リアクタンス素子を各相の電力経路に直列に接続した構成を有する。 The filter circuit F has, for example, a configuration in which a reactance element is connected in series with the power path of each phase and a capacitor is connected in parallel with the power path. The step-up reactor element L has, for example, a structure in which a reactance element is connected in series to the power path of each phase.

スイッチング素子TD1乃至TD6は、バイポーラトランジスタとダイオードを組み合わせた構成で例示されている。図1では、バイポーラトランジスタのコレクタからエミッタに向う方向と逆方向にダイオードが組み合わせられている。すなわち、ダイオードのカソードがバイポーラトランジスタのコレクタに、アノードがエミッタに接続されている。ただし、スイッチング素子TD1乃至TD6は、MOSFET等のユニポーラトランジスタであってもよい。スイッチング素子TD1乃至TD6がMOSFET等の場合には、素子内の寄生ダイオードを利用して、図1のスイッチング素子TD1等と同様の構成が実現できる。スイッチング素子TD1乃至TD6の制御端子(ベース)には、制御回路からPulse Width Modulation(PWM)の制御信号(PWMスイッチング信号ともいう)が入力される。 The switching elements TD1 to TD6 are illustrated as a combination of bipolar transistors and diodes. In FIG. 1, diodes are combined in the direction opposite to the direction from the collector to the emitter of the bipolar transistor. That is, the cathode of the diode is connected to the collector of the bipolar transistor, and the anode is connected to the emitter. However, the switching elements TD1 to TD6 may be unipolar transistors such as MOSFETs. When the switching elements TD1 to TD6 are MOSFETs or the like, a configuration similar to that of the switching element TD1 or the like in FIG. 1 can be realized by utilizing the parasitic diodes in the elements. A pulse width modulation (PWM) control signal (also referred to as a PWM switching signal) is input from a control circuit to control terminals (bases) of the switching elements TD1 to TD6.

スイッチング素子TD1乃至TD6は、120度ずつ位相がずれた交流電力を全波整流して、コンデンサC1を充電する。コンデンサC1は、スイッチング素子TD1乃至TD6によって整流された電流から電力を蓄積し、平滑化して、直流電力を負荷に供給する。スイッチング素子TD1乃至TD6は、三相回路の全波整流回路の一例である。なお、昇圧用リアクトル素子Lとスイッチング素子TD1乃至TD6は、全波整流回路(ブリッジ)と力率改善回路を統合した回路とも言えるので、ブリッジレス力率改善回路とも言える。 The switching elements TD1 to TD6 perform full-wave rectification of the alternating current power whose phase is shifted by 120 degrees to charge the capacitor C1. Capacitor C1 stores and smoothes power from the currents rectified by switching elements TD1-TD6 and supplies DC power to the load. The switching elements TD1 to TD6 are an example of a full-wave rectifier circuit of a three-phase circuit. Note that the reactor element L for boosting and the switching elements TD1 to TD6 can be said to be a circuit in which a full-wave rectifier circuit (bridge) and a power factor correction circuit are integrated, so they can be said to be a bridgeless power factor correction circuit.

直流電圧センサV2は、コンデンサC1の両端の電圧を測定し、制御回路100に通知する。負荷は、例えば、モータ等の交流負荷を含む。負荷が交流負荷を含む場合、通常、インバータ等の直流交流変換回路により、交流電力が生成され、交流負荷に供給される。制御回路100(および後述する制御回路100B乃至100E)は、制御部の一例である。 DC voltage sensor V2 measures the voltage across capacitor C1 and notifies control circuit 100 of the voltage. The load includes, for example, an AC load such as a motor. When the load includes an AC load, usually AC power is generated by a DC to AC conversion circuit such as an inverter and supplied to the AC load. The control circuit 100 (and control circuits 100B to 100E described later) is an example of a control unit.

<第1の実施形態>
以下、図2から図9を参照して、本発明の一実施形態(第1の実施形態)の電力変換装置1を説明する。
<First embodiment>
A power converter 1 according to an embodiment (first embodiment) of the present invention will be described below with reference to FIGS. 2 to 9. FIG.

(処理例)
図2は、第1の実施形態の電力変換装置1の処理を例示する図である。図2の左側に、三相交流電力変換回路の一部が例示されている。ただし、図2の回路は、単相交流でのブリッジレス力率改善回路とも言える。R相の端子がS相の端子より高電位にあるとき、スイッチQ3がオンになると、R相の端子からスイッチQ1のダイオードおよびスイッチQ3(オン状態)を電流が流れ、それぞれのリアクタンス素子にエネルギーが蓄積される。この状態で、スイッチQ3がオフになると、それぞれのリアクタンス素子には、電流を維持する方向に起電力が発生し、コンデンサC1を充電する電流が流れる。このとき、それぞれのリアクタンス素子のエネルギーが放出される。上記説明と同様に、スイッチQ2を
オンオフさせても、コンデンサC1を充電する電流の経路が異なるが、同様にコンデンサC1を充電できる。
図1に例示した制御回路100は、三相交流の各相を流れる交流電流を極力交流電圧と同様の変化をするようにスイッチQ3(あるいはQ2)をオンオフさせる。すなわち、制御回路100は、交流電圧と同位相となる平均電流が流れるように、スイッチQ3(あるいはQ2)をオンオフさせる。そのため、制御回路100は、所定の目標電流が流れるまでスイッチQ3(あるいはQ2)をオンに維持し、その後、スイッチQ3(あるいはQ2)をオフにするパルス幅変調を繰り返す。
(Processing example)
FIG. 2 is a diagram illustrating processing of the power conversion device 1 of the first embodiment. A portion of a three-phase AC power conversion circuit is illustrated on the left side of FIG. However, the circuit in FIG. 2 can also be said to be a bridgeless power factor correction circuit for single-phase alternating current. When the R-phase terminal is at a higher potential than the S-phase terminal and the switch Q3 is turned on, current flows from the R-phase terminal through the diode of the switch Q1 and the switch Q3 (on state), and energy is transferred to each reactance element. is accumulated. In this state, when the switch Q3 is turned off, an electromotive force is generated in each reactance element in the direction of maintaining the current, and a current flows to charge the capacitor C1. At this time, the energy of each reactance element is released. Similarly to the above description, even if the switch Q2 is turned on and off, the capacitor C1 can be charged in the same manner, although the current path for charging the capacitor C1 is different.
The control circuit 100 illustrated in FIG. 1 turns on and off the switch Q3 (or Q2) so that the alternating current flowing through each phase of the three-phase alternating current changes as much as the alternating voltage. That is, the control circuit 100 turns on and off the switch Q3 (or Q2) so that an average current having the same phase as the AC voltage flows. Therefore, the control circuit 100 keeps the switch Q3 (or Q2) on until a predetermined target current flows, and then repeats pulse width modulation to turn off the switch Q3 (or Q2).

このパルス幅変調により、リアクタンス素子(リアクトルともいう)には、図2の右側の波形のように、のこぎり刃状のリアクトル電流が流れる。なお、図2の波形で、スイッチQ3のドレイン(コレクタ)が高電位の区間は、スイッチQ3のオフを示し、スイッチQ3のドレイン(コレクタ)が低電位の区間は、スイッチQ3のオンを示す。 Due to this pulse width modulation, a sawtooth-shaped reactor current flows through the reactance element (also called a reactor), as shown by the waveform on the right side of FIG. In the waveforms of FIG. 2, the section in which the drain (collector) of the switch Q3 is at a high potential indicates that the switch Q3 is off, and the section in which the drain (collector) of the switch Q3 is at a low potential indicates that the switch Q3 is on.

以上、R相の端子がS相の端子より高電位にあるときを例にして説明したが、R相の端子がS相の端子より低電位にあるとき、Q1(あるいはQ4)をオンオフさせると、コンデンサC1に充電できる。詳細説明は省略する。
制御回路100は、コンデンサの充電目標電圧(以下、目標DC電圧という)と入力側の交流電圧(振幅、ピーク値)の差分が大きいほど、デューティ比を1に近い値に設定する。これは、目標DC電圧が高いほど、より長い期間電流を流す必要があるからである。したがって、制御回路100は、パルス幅変調のデューティ比を取得することで、目標DC電圧と入力側の交流電圧の振幅の差異をある程度把握できる。そこで、本実施形態では、制御回路100は、力率改善回路のパルス幅変調のデューティ比を取得し、これを基に、目標DC電圧を調整する。
In the above, the case where the R-phase terminal is at a higher potential than the S-phase terminal has been described as an example. , can charge the capacitor C1. Detailed description is omitted.
The control circuit 100 sets the duty ratio to a value closer to 1 as the difference between the capacitor charging target voltage (hereinafter referred to as target DC voltage) and the AC voltage (amplitude, peak value) on the input side increases. This is because the higher the target DC voltage, the longer the current needs to flow. Therefore, by acquiring the duty ratio of the pulse width modulation, the control circuit 100 can grasp the difference in amplitude between the target DC voltage and the AC voltage on the input side to some extent. Therefore, in this embodiment, the control circuit 100 acquires the duty ratio of the pulse width modulation of the power factor correction circuit, and adjusts the target DC voltage based on this.

すなわち、パルス幅変調のデューティ比がある第1の基準値より大きい場合、制御回路100は、目標DC電圧と入力側の交流電圧の振幅(ピーク値)との差が大き過ぎると判断する。このような場合は、電力変換効率の無駄が生じやすい。そこで、制御回路100は、目標DC電圧を低下させる。 That is, when the duty ratio of the pulse width modulation is greater than a certain first reference value, the control circuit 100 determines that the difference between the target DC voltage and the amplitude (peak value) of the AC voltage on the input side is too large. In such a case, power conversion efficiency is likely to be wasted. Therefore, the control circuit 100 reduces the target DC voltage.

他方、パルス幅変調のデューティ比が第1の基準値より小さい第2の基準値よりさらに小さい場合、制御回路100は、目標DC電圧と入力側の交流電圧の振幅(ピーク値)との差が小さ過ぎると判断する。このような場合は、入力側の交流電圧のピーク値が、出力側のコンデンサC1の両端の電圧を超え、交流回路および各素子に過電流がる可能性も予見される。そこで、制御回路100は、目標DC電圧を増加させる。 On the other hand, when the duty ratio of the pulse width modulation is smaller than the second reference value which is smaller than the first reference value, the control circuit 100 detects that the difference between the target DC voltage and the amplitude (peak value) of the AC voltage on the input side is judged to be too small. In such a case, it is foreseen that the peak value of the AC voltage on the input side will exceed the voltage across the capacitor C1 on the output side, causing an overcurrent in the AC circuit and each element. Therefore, the control circuit 100 increases the target DC voltage.

すなわち、制御回路100は、ピーク位相付近(所望の区間)のOn-Dutyを観測対象とする。On-Dutyの比率が高いことは交流電圧のピーク値とDC電圧の差が大きいことを意味する。そこで、スイッチングのOn-Dutyの比率が所望値(第1の基準値)より高ければ、目標とする直流電圧を下げる。 That is, the control circuit 100 observes the On-Duty near the peak phase (desired interval). A high On-Duty ratio means that the difference between the peak value of the AC voltage and the DC voltage is large. Therefore, if the switching On-Duty ratio is higher than the desired value (first reference value), the target DC voltage is lowered.

他方、所望の区間でOn-Dutyの比率が低いことは交流電圧のピーク値と目標DC電圧の差が小さいことを意味する。そこで、スイッチングのOn-Dutyの比率が所望値(第2の基準値)より低ければ、目標DC電圧を上げる。ここで、第2の基準値は、第1の基準値より小さな値である。 On the other hand, a low On-Duty ratio in the desired section means that the difference between the peak value of the AC voltage and the target DC voltage is small. Therefore, if the switching On-Duty ratio is lower than the desired value (second reference value), the target DC voltage is increased. Here, the second reference value is a value smaller than the first reference value.

このような制御により、本実施形態の電力変換装置1は、適正な目標DC電圧で、力率改善を実行できる。すなわち、制御回路100は、三相入力電圧の振幅によらず、電源高調波を抑制しつつ、直流電圧を必要限度で昇圧することができる。これにより、制御回路100は、AC/DC変換を含む回路の高調波を抑制するとともに、省エネルギー性を両
立させる。すなわち、制御回路100は、力率改善回路における電力損失を低減し、電力変換の効率を向上できる。
With such control, the power converter 1 of the present embodiment can improve the power factor with an appropriate target DC voltage. That is, the control circuit 100 can boost the DC voltage to the necessary limit while suppressing power source harmonics regardless of the amplitude of the three-phase input voltage. As a result, the control circuit 100 suppresses harmonics of the circuit including AC/DC conversion and achieves both energy saving. That is, the control circuit 100 can reduce the power loss in the power factor correction circuit and improve the efficiency of power conversion.

なお、図2の波形のように、力率改善回路のパルス幅変調では、ゼロクロスに近い、期間の始めほど、デューティ比が大きい。これは、ゼロクロスに近い、期間の始めは交流電圧の振幅が小さく、実際の電流値が目標の電流値に達するまで時間がかかるためである。一方、入力の交流電圧のピーク近傍では、交流電圧の振幅が大きく、デューティ比が小さくなる。いずれにしても、制御回路100は、入力の交流電圧の振幅と適正な目標DC電圧との関係を入力の交流電圧のピーク付近のPWM制御のデューティ比で特定しようと試みると言える。 As shown in the waveforms of FIG. 2, in the pulse width modulation of the power factor correction circuit, the duty ratio increases at the beginning of the period, which is closer to the zero crossing. This is because the amplitude of the AC voltage is small at the beginning of the period, which is close to zero crossing, and it takes time for the actual current value to reach the target current value. On the other hand, near the peak of the input AC voltage, the amplitude of the AC voltage is large and the duty ratio is small. In any case, it can be said that the control circuit 100 attempts to identify the relationship between the amplitude of the input AC voltage and the proper target DC voltage by the duty ratio of the PWM control near the peak of the input AC voltage.

(制御回路の構成)
図3は、本実施形態の電力変換装置1の具体的構成を例示する図である。図3では、三相交流回路の構成が簡略され、制御回路100の構成が詳細に例示されている。なお、図3の三相交流回路の構成は、図1と同様である。また、図3では、制御回路100とともに、交流電圧センサV1、交流電流センサA1、直流電圧センサV2も例示されている。
(Configuration of control circuit)
FIG. 3 is a diagram illustrating a specific configuration of the power conversion device 1 of this embodiment. In FIG. 3, the configuration of the three-phase AC circuit is simplified, and the configuration of the control circuit 100 is illustrated in detail. The configuration of the three-phase AC circuit in FIG. 3 is the same as in FIG. 3 also illustrates the AC voltage sensor V1, the AC current sensor A1, and the DC voltage sensor V2 together with the control circuit 100. As shown in FIG.

図3のように、制御回路100は、目標DC電圧レジスタ101、加算器102、比較器103、電圧調整器104、減算器105、電流調整器106、パルス幅変調器107、デューティ比検出部108、閾値レジスタ109、調整部110、目標DC電圧の調整量レジスタ111およびゼロクロス検出部112を有する。 As shown in FIG. 3, the control circuit 100 includes a target DC voltage register 101, an adder 102, a comparator 103, a voltage regulator 104, a subtractor 105, a current regulator 106, a pulse width modulator 107, and a duty ratio detector 108. , a threshold value register 109 , an adjustment unit 110 , a target DC voltage adjustment amount register 111 and a zero cross detection unit 112 .

目標DC電圧レジスタ101は、目標DC電圧の初期値を記憶する。目標DC電圧の初期値は、例えば、電力変換装置1の仕様に応じて設定される。また、目標DC電圧の初期値は、例えば、電力変換装置1のインストール時に設定される。目標DC電圧レジスタ101は、目標DC電圧の初期値を加算器102に入力する。 The target DC voltage register 101 stores the initial value of the target DC voltage. The initial value of the target DC voltage is set according to the specifications of the power converter 1, for example. Also, the initial value of the target DC voltage is set, for example, when the power converter 1 is installed. Target DC voltage register 101 inputs the initial value of the target DC voltage to adder 102 .

加算器102は、目標DC電圧の初期値に、目標DC電圧の調整量レジスタ111から入力される調整量を加算(または減算)し、目標DC電圧を調整する。調整量が負の場合、加算器102の処理は、減算となる。加算器102は、調整された目標DC電圧を比較器103に入力する。比較器103は、調整された目標DC電圧から、直流電圧センサV2で測定された出力直流電圧を減算し、その差分値を電圧調整器104に入力する。ここで、出力直流電圧とは、図1に例示したコンデンサC1の両端の電圧である。 The adder 102 adds (or subtracts) the adjustment amount input from the target DC voltage adjustment amount register 111 to (or subtracts) the initial value of the target DC voltage to adjust the target DC voltage. If the adjustment amount is negative, the processing of adder 102 is subtraction. Adder 102 inputs the adjusted target DC voltage to comparator 103 . Comparator 103 subtracts the output DC voltage measured by DC voltage sensor V 2 from the adjusted target DC voltage, and inputs the difference value to voltage regulator 104 . Here, the output DC voltage is the voltage across the capacitor C1 illustrated in FIG.

電圧調整器104は、ゼロクロス検出部112がイネーブル信号を出力しているときに動作する。ここで、イネーブル信号は、三相回路の各相で、正の半周期(または負の半周期)において、イネーブルオン(アサート)となる。なお、電圧調整器104のイネーブル信号は、電圧調整器104ではなく、パルス幅変調器107の動作をイネーブルにするか否かの制御に用いるようにしてもよい。 Voltage regulator 104 operates when zero-cross detector 112 outputs an enable signal. Here, the enable signal is enabled on (asserted) in the positive half cycle (or negative half cycle) in each phase of the three-phase circuit. The enable signal for voltage regulator 104 may be used to control whether or not to enable the operation of pulse width modulator 107 instead of voltage regulator 104 .

電圧調整器104は、例えば、イネーブル信号がアサートされると、比較器103の演算結果である、目標DC電圧と出力直流電圧との差分値を基に、目標電流の値を算出し、減算器105に入力する。目標電流は、目標DC電圧と出力直流電圧との差分値を小さくするためにコンデンサC1を充電する電流であって、かつ、ゼロクロス検出部112で検出される交流電圧と同位相となる電流である。減算器105は、目標電流の値と、交流電流センサA1からの交流電流測定値との差分を算出し、電流調整器106に入力する。 For example, when the enable signal is asserted, the voltage regulator 104 calculates the value of the target current based on the difference value between the target DC voltage and the output DC voltage, which is the calculation result of the comparator 103, and the subtractor Enter 105. The target current is a current that charges the capacitor C1 in order to reduce the difference between the target DC voltage and the output DC voltage, and that is in phase with the AC voltage detected by the zero-cross detection unit 112. . Subtractor 105 calculates the difference between the value of the target current and the AC current measurement value from AC current sensor A1, and inputs the difference to current regulator .

電流調整器106は、目標電流の値と電流測定値との差分を基に、オンとオフをパルス幅変調器107に指示する。すなわち、電流測定値が目標電流値に達するまでの間、電流調整器106は、パルス幅変調器107にオン信号の出力を指示する。一方、電流測定値
が目標電流値に達すると、電流調整器106は、パルス幅変調器107にオフ信号の出力を指示する。
The current regulator 106 instructs the pulse width modulator 107 to turn on or off based on the difference between the target current value and the measured current value. That is, the current regulator 106 instructs the pulse width modulator 107 to output an ON signal until the measured current value reaches the target current value. On the other hand, when the measured current value reaches the target current value, the current regulator 106 instructs the pulse width modulator 107 to output an off signal.

パルス幅変調器107は、パルス幅変調の制御信号(PWMスイッチング信号)を生成する。パルス幅変調器107は、生成したPWMスイッチング信号により、三相交流回路のスイッチング素子TD1乃至TD6のうち、該当する素子の制御端子(例えば、図1の各素子のベース端子)を制御する。したがって、例えば、交流電流センサA1からの電流測定値が電圧調整器104から出力された目標電流の値に達するまで、パルス幅変調器107は、該当する素子の制御端子をオンに維持する。そして、交流電流センサA1からの電流値が電圧調整器104から出力された目標電流の値に達すると該当する素子の制御端子をオフにする。このような処理を繰り返すことで、電圧調整器104からパルス幅変調器107に至る回路は、入力の各相の交流電圧が正(または負)の半周期に、極力重複するように(同位相となるように)、略正弦波の交流電流を誘起する。以上のように、目標DC電圧レジスタ101、加算器102、比較器103、電圧調整器104、減算器105、電流調整器106、パルス幅変調器107は、交流電圧において位相が正または負の半周期に前記スイッチング素子に対するPWM制御を実行する。これにより、これらの回路は、交流電圧と同位相となるように略正弦波の交流電流を誘起し、コンデンサC1の端子電圧を充電目標電圧(目標DC電圧ともいう)に近づくように充電する手段の一例と言える。 The pulse width modulator 107 generates a pulse width modulation control signal (PWM switching signal). The pulse width modulator 107 controls the control terminal (for example, the base terminal of each element in FIG. 1) of the corresponding element among the switching elements TD1 to TD6 of the three-phase AC circuit by the generated PWM switching signal. Thus, for example, the pulse width modulator 107 keeps the control terminal of the relevant element on until the current measurement from the alternating current sensor A1 reaches the target current value output from the voltage regulator 104 . Then, when the current value from the alternating current sensor A1 reaches the target current value output from the voltage regulator 104, the control terminal of the corresponding element is turned off. By repeating such processing, the circuit from the voltage regulator 104 to the pulse width modulator 107 is arranged so that the AC voltage of each phase of the input overlaps the positive (or negative) half cycle as much as possible (in-phase ), inducing an approximately sinusoidal alternating current. As described above, the target DC voltage register 101, the adder 102, the comparator 103, the voltage regulator 104, the subtractor 105, the current regulator 106, and the pulse width modulator 107 are used for the positive or negative half of the AC voltage. PWM control is performed on the switching element periodically. As a result, these circuits induce a substantially sinusoidal AC current that is in phase with the AC voltage, and charge the terminal voltage of the capacitor C1 so as to approach the charging target voltage (also referred to as the target DC voltage). can be said to be an example of

さらに、ゼロクロス検出部112は、交流電圧センサV1で測定された交流電圧のゼロクロスが検出された相において、現時点が電圧のピーク近傍の期間か否かを判定する。そして、現時点が電圧のピーク近傍の期間に該当する場合、ゼロクロス検出部112は、デューティ比検出部108にイネーブル信号を出力する。 Furthermore, the zero-cross detection unit 112 determines whether or not the current time is in the vicinity of the voltage peak in the phase in which the zero-cross of the AC voltage measured by the AC voltage sensor V1 is detected. Then, when the current time corresponds to a period near the voltage peak, the zero-cross detection unit 112 outputs an enable signal to the duty ratio detection unit 108 .

デューティ比検出部108は、ゼロクロス検出部112からイネーブル信号を受けると、パルス幅変調器107からデューティ比を取得する。デューティ比検出部108は、取得したデューティ比を調整部110に出力する。デューティ比検出部108は、デューティ比を取得する手段の一例と言える。 Duty ratio detector 108 acquires the duty ratio from pulse width modulator 107 upon receiving the enable signal from zero cross detector 112 . Duty ratio detection section 108 outputs the acquired duty ratio to adjustment section 110 . The duty ratio detection unit 108 can be said to be an example of means for acquiring the duty ratio.

調整部110は、入力されたデューティ比と、閾値レジスタ109に設定されたデューティ比の閾値とを比較し、比較結果に応じた目標DC電圧の調整量を算出する。調整部110は、算出した目標DC電圧の調整量を目標DC電圧の調整量レジスタ111に設定する。 The adjustment unit 110 compares the input duty ratio with the threshold of the duty ratio set in the threshold value register 109, and calculates the adjustment amount of the target DC voltage according to the comparison result. The adjustment unit 110 sets the calculated target DC voltage adjustment amount in the target DC voltage adjustment amount register 111 .

ここで、閾値レジスタ109には、第1の閾値と、第1の閾値よりも小さい第2の閾値が設定されている。デューティ比検出部108より入力されたデューティ比が第1の閾値よりも高い場合、調整部110は、目標DC電圧と出力直流電圧との差分値が十分に大きいと判断する。その結果、調整部110は、目標DC電圧を低下させるように、負の値の調整量を目標DC電圧の調整量レジスタ111に設定する。 Here, a first threshold and a second threshold smaller than the first threshold are set in the threshold register 109 . When the duty ratio input from duty ratio detection section 108 is higher than the first threshold, adjustment section 110 determines that the difference value between the target DC voltage and the output DC voltage is sufficiently large. As a result, the adjustment unit 110 sets a negative adjustment amount in the target DC voltage adjustment amount register 111 so as to lower the target DC voltage.

一方、デューティ比検出部108より入力されたデューティ比が第1の閾値より小さい第2の閾値よりもさらに低い場合、調整部110は、目標DC電圧と出力直流電圧との差分値が小さすぎると判断する。その結果、調整部110は、目標DC電圧を増加させるように、正の値の調整量を目標DC電圧の調整量レジスタ111に設定する。このようにして調整された目標DC電圧の調整量が、加算器102において、目標DC電圧の初期値に加算され、目標DC電圧が調整される。調整部110、目標DC電圧の調整量レジスタ111および加算器102は、デューティ比が第1の基準値より大きい場合にコンデンサC1の充電目標電圧を現在値から低下させる手段の一例と言える。また、これらは、デューティ比が第1の基準値より小さい第2の基準値より小さい場合にコンデンサC1の充電目
標電圧を現在値から増加させる手段の一例とも言える。
On the other hand, if the duty ratio input from the duty ratio detection unit 108 is lower than the second threshold, which is smaller than the first threshold, the adjustment unit 110 determines that the difference between the target DC voltage and the output DC voltage is too small. to decide. As a result, the adjustment unit 110 sets a positive adjustment amount in the target DC voltage adjustment amount register 111 so as to increase the target DC voltage. The adjustment amount of the target DC voltage thus adjusted is added to the initial value of the target DC voltage in the adder 102 to adjust the target DC voltage. The adjustment unit 110, the target DC voltage adjustment amount register 111, and the adder 102 can be said to be an example of means for reducing the charging target voltage of the capacitor C1 from the current value when the duty ratio is greater than the first reference value. Also, these can be said to be an example of means for increasing the charging target voltage of the capacitor C1 from the current value when the duty ratio is smaller than the second reference value which is smaller than the first reference value.

なお、本実施形態および後述する他の実施形態において、第1の閾値の値、第1の閾値に対する目標DC電圧の調整量は、実験的または経験的に定められる。また、第2の閾値の値、第2の閾値に対する目標DC電圧の調整量は、実験的または経験的に定められる。 In this embodiment and other embodiments described later, the value of the first threshold and the amount of adjustment of the target DC voltage with respect to the first threshold are determined experimentally or empirically. Also, the value of the second threshold and the amount of adjustment of the target DC voltage with respect to the second threshold are determined experimentally or empirically.

図2の例では、目標DC電圧の初期値が目標DC電圧レジスタ101に固定されている。ただし、調整された目標DC電圧が目標DC電圧レジスタ101に保持されるようにしてもよい。すなわち、目標DC電圧レジスタ101に保持される目標DC電圧が調整部110の処理によって処理ごとに変化するようにしてもよい。 In the example of FIG. 2, the initial value of the target DC voltage is fixed in target DC voltage register 101 . However, the adjusted target DC voltage may be held in the target DC voltage register 101 . That is, the target DC voltage held in the target DC voltage register 101 may be changed for each process by the process of the adjusting section 110 .

ところで、図2の制御回路100の各部のいずれかの少なくとも一部は、Central processing Unit(CPU)およびメモリ等の主記憶装置によって提供されるものでもよい。
すなわち、1または複数のCPUがメモリ上に実行可能に展開されたコンピュータプログラムにより、図2の各部またはいずれかの一部としての処理を実行してもよい。
By the way, at least part of any of the units of the control circuit 100 of FIG. 2 may be provided by a central processing unit (CPU) and a main memory such as a memory.
That is, one or a plurality of CPUs may execute processing as part of each part or any part of FIG. 2 by a computer program that is executable on a memory.

CPUはプロセッサとも呼ばれる。CPUは、単一のプロセッサに限定される訳ではなく、マルチプロセッサ構成であってもよい。また、単一のCPUがマルチコア構成を有していても良い。主記憶装置は、CPUが実行するコンピュータプログラム、CPUが処理するデータ等を記憶する。また、制御回路100は、Digital Signal Processor(DSP)、Graphics Processing Unit(GPU)等を含み、CPUがこれらのプロセッサと連携するものでもよい。主記憶装置は、は、Dynamic Random Access Memory(DRAM)、Static Random Access Memory(SRAM)、Read Only Memory(ROM)等である。 A CPU is also called a processor. The CPU is not limited to a single processor, and may have a multiprocessor configuration. Also, a single CPU may have a multi-core configuration. The main memory stores computer programs executed by the CPU, data processed by the CPU, and the like. Also, the control circuit 100 may include a Digital Signal Processor (DSP), a Graphics Processing Unit (GPU), etc., and the CPU may cooperate with these processors. The main memory may be Dynamic Random Access Memory (DRAM), Static Random Access Memory (SRAM), Read Only Memory (ROM), or the like.

また、制御回路100の各部のいずれかの少なくとも一部は、Analog-to-Digital(A
D)コンバータ、Digital-to- Analog(DA)コンバータ、その他のデジタル回路、アナログ回路を含むものでもよい。
In addition, at least part of any of the units of the control circuit 100 is analog-to-digital (A
D) may include converters, Digital-to-Analog (DA) converters, other digital circuits, and analog circuits.

(電力変換回路の構成)
図4は、図1の三相のうちの2つの相に着目した電力変換装置1の回路図である。例えば、図4は、第1相と第2相を例示する。電力変換装置1は、交流源からの交流電力を直流に変換した後に、負荷に電力を供給する。すでに述べたように、負荷は、電動機等である。負荷が交流機の場合、直流に変換された電力は再度交流に変換される。そのため、負荷が交流機の場合、負荷内部には、インバータ等の電力変換回路がさらに含まれる。
(Configuration of power conversion circuit)
FIG. 4 is a circuit diagram of the power converter 1 focusing on two phases out of the three phases in FIG. For example, FIG. 4 illustrates a first phase and a second phase. The power converter 1 supplies power to a load after converting AC power from an AC source into DC. As already mentioned, the load is an electric motor or the like. If the load is an AC machine, the power converted to DC is converted back to AC. Therefore, when the load is an AC machine, the load further includes a power conversion circuit such as an inverter.

図4のように、電力変換装置1は、交流電源と負荷との間の経路に直列に接続されるリアクタンス素子L1、L2を有する。また、電力変換装置1は、負荷と並列に設けられるコンデンサC1を有する。また、電力変換装置は、リアクタンス素子を介し、交流源から交流電圧を短絡および開放できるスイッチング素子TD11乃至TD14と、スイッチング素子TD11乃至TD14を制御する制御回路100を備える。 As shown in FIG. 4, the power converter 1 has reactance elements L1 and L2 connected in series to a path between an AC power supply and a load. The power converter 1 also has a capacitor C1 provided in parallel with the load. The power conversion device also includes switching elements TD11 to TD14 capable of short-circuiting and opening AC voltage from an AC source via reactance elements, and a control circuit 100 for controlling the switching elements TD11 to TD14.

なお、スイッチング素子TD11乃至TD14は、いずれも、図1と同様、バイポーラトランジスタと、ダイオードを組みあせた構造である。ただし、スイッチング素子TD11乃至TD14は、いずれも、MOSFETと、寄生ダイオードを組みあせたものであってもよい。その場合、寄生ダイオードの向きは、図1のダイオードと同様、寄生ダイオードのカソードがMOSFETのドレインに、寄生ダイオードのアノードがMOSFETのソースに接続される。スイッチング素子TD11乃至TD14は、全波整流回路としても作用する。したがって、電力変換装置1は、全波整流回路を含むと言える。スイッチング素子TD11、TD13は、ダイオードを有するので整流機能を有する素子と言える。したがって、スイッチング素子TD12、TD14は、整流機能を有するスイッチング素子
TD11、TD13を介してコンデンサC1と並列に接続されると言える。また、整流機能を有するスイッチング素子TD11、TD13は、カソード側が前記コンデンサC1の高電位側の端子(第1の端子)に接続されている。また、整流機能を有するスイッチング素子TD11、TD13は、アノード側がスイッチング素子TD12、TD14とリアクタンス素子L1、L2の負荷側との接点に接続されている。
Each of the switching elements TD11 to TD14 has a structure in which a bipolar transistor and a diode are combined, as in FIG. However, each of the switching elements TD11 to TD14 may be a combination of a MOSFET and a parasitic diode. In that case, the orientation of the parasitic diode is such that the cathode of the parasitic diode is connected to the drain of the MOSFET and the anode of the parasitic diode is connected to the source of the MOSFET, similar to the diode in FIG. The switching elements TD11 to TD14 also act as a full-wave rectifier circuit. Therefore, it can be said that the power conversion device 1 includes a full-wave rectifier circuit. Since the switching elements TD11 and TD13 have diodes, they can be said to be elements having a rectifying function. Therefore, it can be said that the switching elements TD12 and TD14 are connected in parallel with the capacitor C1 via the switching elements TD11 and TD13 having a rectifying function. The switching elements TD11 and TD13 having a rectifying function have their cathode sides connected to the high potential side terminal (first terminal) of the capacitor C1. The anode sides of the switching elements TD11 and TD13 having a rectifying function are connected to the contacts between the switching elements TD12 and TD14 and the load sides of the reactance elements L1 and L2.

また、リアクタンス素子L1、スイッチング素子TD11およびTD12は、第1の回路部分の一例である。リアクタンス素子L2、スイッチング素子TD13およびTD14は、第2の回路部分の一例である。 Also, the reactance element L1 and the switching elements TD11 and TD12 are examples of the first circuit portion. Reactance element L2 and switching elements TD13 and TD14 are an example of a second circuit portion.

(電力変換回路のPWM動作について)
三相の各相の交流電圧が正または負の場合を想定した際、複数のスイッチング素子をオンオフさせて、コンデンサC1に充電電流を流す基本的な動作原理は前記単相回路と同じ原理である。ただし、三相の場合は、一般的に入力電圧を元にd-q座標変換の手法を用
いてα-β-γ座標に変換した後、PWM変調することにより、スイッチング素子(図1 TD1~TD6)3相分の駆動信号を生成する。なお、三相PWMコンバータの制御技術として広く公開されるため、詳細説明を省略する(例えば、「三相PWMインバータ・コンバータのソフトウェア制御」竹下隆晴、名古屋大学工学博士論文、報告番号 乙 3809、1990年度(平成2年7月6日)P145~174参照)。
(PWM operation of power conversion circuit)
Assuming that the AC voltage of each of the three phases is positive or negative, the basic principle of operation is the same as that of the above single-phase circuit by turning on and off a plurality of switching elements to flow the charging current to the capacitor C1. . However, in the case of three-phase, in general, the input voltage is converted to α-β-γ coordinates using the d-q coordinate conversion method, and then PWM-modulated to generate switching elements (TD1 to TD6) Generate drive signals for three phases. In addition, since it will be widely disclosed as a control technology for three-phase PWM converters, detailed explanations are omitted (for example, "Software Control of Three-Phase PWM Inverter/Converter" Takaharu Takeshita, Doctoral Dissertation of Engineering, Nagoya University, Report No. Otsu 3809, 1990 Fiscal year (July 6, 1990), see pages 145-174).

(制御回路100の処理シーケンス)
図5に、制御回路100の処理を例示する。制御回路100のゼロクロス検出部112は、各相の交流電圧のゼロクロスを監視し、ゼロクロスを検知すると、制御回路100は、図4の処理を起動する。この処理では、制御回路100のゼロクロス検出部112は、交流電圧がゼロクロスの後、ピーク近傍の所定の範囲に入ったか否を判定する(S1)。なお、ピーク近傍の所定の範囲は、実験的または経験的に定められる。交流電圧がピーク近傍の所定の範囲に入ると、ゼロクロス検出部112は、デューティ比検出部108にイネーブル信号を送出する。すると、デューティ比検出部108は、パルス幅変調器107からデューティ比Rdを取得する(S2)。
(Processing Sequence of Control Circuit 100)
FIG. 5 illustrates the processing of the control circuit 100. As shown in FIG. The zero-cross detector 112 of the control circuit 100 monitors the zero-cross of the AC voltage of each phase, and upon detecting the zero-cross, the control circuit 100 activates the process of FIG. In this process, the zero cross detector 112 of the control circuit 100 determines whether or not the AC voltage has entered a predetermined range near the peak after the zero cross (S1). Note that the predetermined range near the peak is determined experimentally or empirically. When the AC voltage enters a predetermined range near the peak, zero-cross detector 112 sends an enable signal to duty ratio detector 108 . Then, the duty ratio detector 108 acquires the duty ratio Rd from the pulse width modulator 107 (S2).

そして、制御回路100の調整部110は、取得されたデューティ比Rdが第1の基準値より大きいか否かを判定する(S3)。取得されたデューティ比Rdが第1の基準値より大きい場合(S3でYES)、制御回路100は、加算器102により目標DC電圧を所定量だけ低下させる。デューティ比Rdが大きいのは、入力の交流電圧の振幅(ピーク値)が、目標DC電圧から遠いため、すなわち、コンデンサC1への充電する電流を大きくするためである。これは、逆に、目標DC電圧が高すぎるとも言える。この場合、電力変換装置1の変換効率は低下するので、制御回路100は、目標DC電圧を低下させるのである。そして、制御回路100は、制御をS7に進める。 Then, the adjustment unit 110 of the control circuit 100 determines whether or not the acquired duty ratio Rd is greater than the first reference value (S3). If the acquired duty ratio Rd is greater than the first reference value (YES in S3), control circuit 100 causes adder 102 to decrease the target DC voltage by a predetermined amount. The reason why the duty ratio Rd is large is that the amplitude (peak value) of the input AC voltage is far from the target DC voltage, that is, the current for charging the capacitor C1 is increased. Conversely, it can also be said that the target DC voltage is too high. In this case, the conversion efficiency of the power conversion device 1 decreases, so the control circuit 100 decreases the target DC voltage. Then, the control circuit 100 advances the control to S7.

一方、S3の判定で、取得されたデューティ比Rdが第1の基準値より小さい場合(DSでYES)、制御回路100の調整部110は、取得されたデューティ比Rdが第2の基準値より小さいか否かを判定する(S5)。ここで、第2の基準値は、第1の基準値よりさらに小さい値である。 On the other hand, if it is determined in S3 that the acquired duty ratio Rd is smaller than the first reference value (YES in DS), the adjustment unit 110 of the control circuit 100 determines that the acquired duty ratio Rd is smaller than the second reference value. It is determined whether or not it is smaller (S5). Here, the second reference value is a value smaller than the first reference value.

取得されたデューティ比Rdが第2の基準値より小さい場合(S5でYES)、制御回路100は、加算器102により目標DC電圧を所定量だけ増加させる。デューティ比Rdが小さいのは、入力の交流電圧の振幅(ピーク値)が、目標DC電圧に近いためである。これは、逆に、目標DC電圧が低すぎるとも言える。この場合、電力変換装置1では、交流電圧の振幅(ピーク値)がコンデンサC1の両端の電圧を超える可能性が高まるので、制御回路100は、目標DC電圧を増加させるのである。そして、制御回路100は、
制御をS7に進める。
If the obtained duty ratio Rd is smaller than the second reference value (YES in S5), control circuit 100 causes adder 102 to increase the target DC voltage by a predetermined amount. The duty ratio Rd is small because the amplitude (peak value) of the input AC voltage is close to the target DC voltage. Conversely, it can also be said that the target DC voltage is too low. In this case, in the power converter 1, the amplitude (peak value) of the AC voltage is more likely to exceed the voltage across the capacitor C1, so the control circuit 100 increases the target DC voltage. Then, the control circuit 100
Control advances to S7.

そして、制御回路100は、処理が終了か否かを判定する(S7)。処理が終了か否かは、交流電圧の位相がピーク近傍から離れたか否かであり、ゼロクロス検出部112によって判定される。そして、終了でない場合、制御回路100は、制御をS1に戻す。一方、終了の場合、制御回路100は、処理を終了する。そして、次に、他のいずれかの相でゼロクロスが検出されると、制御回路100は、図5の処理を実行する。 Then, the control circuit 100 determines whether or not the process has ended (S7). Whether or not the process has ended depends on whether or not the phase of the AC voltage has moved away from the vicinity of the peak. Then, if it is not finished, the control circuit 100 returns the control to S1. On the other hand, in the case of termination, the control circuit 100 terminates the processing. Then, when the zero crossing is detected in any other phase, the control circuit 100 executes the processing of FIG.

(実施形態の効果)
以上述べたように、本実施形態によれば、制御回路100は、電力変換装置1の電力変換中に動的に、パルス幅変調器107のデューティ比を基に適切な目標DC電圧を設定できる。したがって、目標DC電圧が電力変換装置1の工場出荷時、出荷先でのインストール時、またはメインテナンス時などの設定値に固定される必要がない。このため、制御回路100を有する電力変換装置1は、出荷先の交流電圧等の環境に応じて、柔軟に、自動的に目標DC電圧を設定できる。その結果、出荷先の交流電圧等の環境に応じて、高い電力変換効率、すなわち、低損失で、力率改善を含む電力変換を実行できる。
(Effect of Embodiment)
As described above, according to the present embodiment, the control circuit 100 can dynamically set an appropriate target DC voltage based on the duty ratio of the pulse width modulator 107 during power conversion of the power converter 1. . Therefore, the target DC voltage does not need to be fixed to the set value when the power conversion device 1 is shipped from the factory, installed at the shipping destination, or maintained. Therefore, the power converter 1 having the control circuit 100 can flexibly and automatically set the target DC voltage according to the environment such as the AC voltage of the shipping destination. As a result, power conversion including power factor improvement can be performed with high power conversion efficiency, ie, low loss, according to the environment such as AC voltage at the shipping destination.

<変形例>
制御回路100は、図3の加算器102により、目標DC電圧への調整量の加減算により、目標DC電圧を調整した。しかし、制御回路100の処理は、このような処理に限定される訳ではない。例えば、制御回路100は、乗算器により、目標DC電圧を調整してもよい。その場合には、目標DC電圧の調整量レジスタ111には、比率が設定される。例えば、デューティ比Rdが第1の基準値より大きい場合、目標DC電圧調整量レジスタ111には1より小さい値が設定され、目標DC電圧は、この値の比率で低下されるとよい。また、デューティ比Rdが第2の基準値より小さい場合、目標DC電圧調整量レジスタ111には1より大きい値が設定され、目標DC電圧は、この値の比率で増加されるとよい。この場合も、第1の基準値および第2の基準値は実験的、経験的に設定されればよい。
<Modification>
The control circuit 100 adjusts the target DC voltage by adding or subtracting the amount of adjustment to the target DC voltage using the adder 102 of FIG. However, the processing of the control circuit 100 is not limited to such processing. For example, control circuit 100 may adjust the target DC voltage with a multiplier. In that case, a ratio is set in the target DC voltage adjustment amount register 111 . For example, when the duty ratio Rd is greater than the first reference value, a value smaller than 1 is set in the target DC voltage adjustment amount register 111, and the target DC voltage is preferably decreased at the ratio of this value. Also, when the duty ratio Rd is smaller than the second reference value, a value greater than 1 is set in the target DC voltage adjustment amount register 111, and the target DC voltage is preferably increased at the ratio of this value. Also in this case, the first reference value and the second reference value may be set experimentally and empirically.

<その他の実施形態>
上記実施形態では、電力変換装置1の制御回路100が図1、図2、または図4に例示された力率改善回路に対して目標DC電圧を設定する処理を例示した。しかし、電力変換装置1の構成が図1または図4で例示される力率改善回路に限定される訳ではない。
<Other embodiments>
In the above embodiment, the control circuit 100 of the power conversion device 1 sets the target DC voltage for the power factor correction circuit illustrated in FIG. 1, FIG. 2, or FIG. However, the configuration of the power converter 1 is not limited to the power factor correction circuit illustrated in FIG. 1 or FIG.

図6は、第2の実施形態である電力変換装置1Bの構成を例示する図である。電力変換装置1Bは、交流電源から給電される全波整流回路を含む。全波整流回路は、ダイオードD1乃至D4を含む。ダイオードD1とD2が直列に接続され、ダイオードD3とD4が直列に接続される。そして、ダイオードD1のアノードとダイオードD2のカソードの接続点に交流電源の一方の端子が接続される。また、ダイオードD3のアノードとダイオードD4のカソードの接続点に交流電源の一方の端子が接続される。さらに、ダイオードD1のカソードとダイオードD3のカソードは、チョッパ回路を構成するリアクタンス素子L3に接続される。チョッパ回路は、電源からの経路に直列に接続されるリアクタンス素子L3と、電源からの経路に並列に接続されるスイッチング素子QD1と、電源からの経路に直列に接続されるダイオードD5を有する。また、チョッパ回路は、電源からの経路に並列に接続される平滑化のためのコンデンサC1を有する。コンデンサC1は、直流電圧を平滑化するとともに、負荷に直流電圧を供給する。 FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of a power converter 1B according to the second embodiment. The power converter 1B includes a full-wave rectifier circuit fed from an AC power supply. A full-wave rectifier circuit includes diodes D1 to D4. Diodes D1 and D2 are connected in series, and diodes D3 and D4 are connected in series. One terminal of the AC power supply is connected to the connection point between the anode of the diode D1 and the cathode of the diode D2. One terminal of the AC power supply is connected to the connection point between the anode of the diode D3 and the cathode of the diode D4. Further, the cathode of diode D1 and the cathode of diode D3 are connected to reactance element L3 that constitutes a chopper circuit. The chopper circuit has a reactance element L3 connected in series to the path from the power supply, a switching element QD1 connected in parallel to the path from the power supply, and a diode D5 connected in series to the path from the power supply. The chopper circuit also has a smoothing capacitor C1 connected in parallel with the path from the power supply. Capacitor C1 smoothes the DC voltage and supplies the DC voltage to the load.

ダイオードD5は、整流機能を有する素子の一例である。したがって、スイッチング素子QD1は、リアクタンス素子L3の負荷側の接点でダイオードD5を介してコンデンサC1と並列に接続されている。また、整流機能を有する素子であるダイオードD5は、カ
ソード側がコンデンサC1の高電位側の端子(第1の端子)に接続され、アノード側がスイッチング素子QD2とリアクタンス素子L3の負荷側との接点に接続されている。
Diode D5 is an example of an element having a rectifying function. Therefore, the switching element QD1 is connected in parallel with the capacitor C1 through the diode D5 at the load-side contact of the reactance element L3. The diode D5, which is an element having a rectifying function, has a cathode side connected to the high potential side terminal (first terminal) of the capacitor C1, and an anode side connected to a contact point between the switching element QD2 and the load side of the reactance element L3. It is

電力変換装置1Bでは、制御回路100Bがスイッチング素子QD1をスイッチングすることで、PWMを実行する。すなわち、全波整流回路であるダイオードD1乃至D4を通過する、交流電源からの正の半周器および負の半周器に対して、制御回路100Bが交流電圧と極力同位相の略正弦波の交流電流を誘起し、電力変換装置1Bに入力される電力の力率を改善する。 In the power conversion device 1B, PWM is performed by switching the switching element QD1 by the control circuit 100B. That is, the control circuit 100B generates a substantially sinusoidal AC current that is in phase with the AC voltage as much as possible for the positive half-cycle and negative half-cycle from the AC power supply that pass through the diodes D1 to D4, which are full-wave rectifier circuits. to improve the power factor of the power input to the power converter 1B.

制御回路100Bは、PWMのスイッチング信号がスイッチング素子QD1の制御端子を1つだけPWM制御する点(PWMの制御信号が1つであること)を除いて、図3の制御回路100と同様の構成である。したがって、図3の場合と同様、制御回路100Bは、交流電圧のピーク近傍で、PWM制御のデューティ比を取得することで、負荷に供給される直流電圧の目標値である目標DC電圧を設定し、調整できる。なお、図6の電力変換装置1Dは、単相の交流電源にも適用可能であるし、三相の交流電源にも適用可能である。 The control circuit 100B has the same configuration as the control circuit 100 of FIG. 3 except that the PWM switching signal performs PWM control of only one control terminal of the switching element QD1 (there is one PWM control signal). is. Therefore, as in the case of FIG. 3, the control circuit 100B acquires the duty ratio of the PWM control near the peak of the AC voltage to set the target DC voltage, which is the target value of the DC voltage supplied to the load. , can be adjusted. Note that the power converter 1D of FIG. 6 can be applied to a single-phase AC power supply, and can also be applied to a three-phase AC power supply.

図7は、第3の実施形態である電力変換装置1Cの構成を例示する図である。電力変換装置1Cは、チョッパ回路が交流電源からの経路に並列に設けられる点で、図6の電力変換装置1Bと相違する。すなわち、第1のチョッパ回路は、電源からの経路に直列に接続されるリアクタンス素子L3と、電源からの経路に並列に接続されるスイッチング素子QD1と、電源からの経路に直列に接続されるダイオードD5とを有する。また、第2のチョッパ回路は、電源からの経路に直列に接続されるリアクタンス素子L4と、電源からの経路に並列に接続されるスイッチング素子QD2と、電源からの経路に直列に接続されるダイオードD6とを有する。そして、電源からの経路に並列に平滑化のためのコンデンサC1が接続される。 FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of a power converter 1C according to the third embodiment. The power conversion device 1C differs from the power conversion device 1B in FIG. 6 in that a chopper circuit is provided in parallel with the path from the AC power supply. That is, the first chopper circuit includes a reactance element L3 connected in series to the path from the power supply, a switching element QD1 connected in parallel to the path from the power supply, and a diode connected in series to the path from the power supply. D5. The second chopper circuit includes a reactance element L4 connected in series to the path from the power supply, a switching element QD2 connected in parallel to the path from the power supply, and a diode connected in series to the path from the power supply. D6. A smoothing capacitor C1 is connected in parallel with the path from the power supply.

電力変換装置1Cの処理は、2つのチョッパ回路が並列に動作すること以外は、図6の電力変換装置1Bと同様である。すなわち、制御回路100Cは、PWMのスイッチング信号がスイッチング素子QD1、QD2の2つの制御端子をPWM制御する点を除いて、図3の制御回路100と同様の構成である。 The processing of the power converter 1C is the same as that of the power converter 1B of FIG. 6 except that the two chopper circuits operate in parallel. That is, the control circuit 100C has the same configuration as the control circuit 100 of FIG. 3, except that the PWM switching signal PWM-controls the two control terminals of the switching elements QD1 and QD2.

したがって、図7の制御回路100Cは、2つのチョッパ回路のスイッチング素子QD1、QD2を並列にPWM制御する。この場合、入力の交流電圧は共通であり、出力の直流電圧も共通であるから、PWM制御のデューティ比も、2つのチョッパ回路のスイッチング素子QD1、QD2で共通となる。 Therefore, the control circuit 100C of FIG. 7 PWM-controls the switching elements QD1 and QD2 of the two chopper circuits in parallel. In this case, since the input AC voltage is common and the output DC voltage is also common, the switching elements QD1 and QD2 of the two chopper circuits also have a common duty ratio for PWM control.

ダイオードD5、D6は、整流機能を有する素子の一例である。したがって、スイッチング素子QD1、QD2は、リアクタンス素子L3、L4の負荷側の接点で整流機能を有する素子であるダイオードD5、D6を介してコンデンサC1と並列に接続されている。また、整流機能を有する素子であるダイオードD5、D6は、カソード側がコンデンサC1の高電位側の端子(第1の端子)に接続される。また、ダイオードD5は、アノード側がスイッチング素子QD1とリアクタンス素子L3の負荷側との接点に接続されている。ダイオードD6は、アノード側がスイッチング素子QD2とリアクタンス素子L4の負荷側との接点に接続されている。 Diodes D5 and D6 are examples of elements having a rectifying function. Therefore, the switching elements QD1 and QD2 are connected in parallel with the capacitor C1 via diodes D5 and D6, which are elements having a rectifying function, at the load side contacts of the reactance elements L3 and L4. The diodes D5 and D6, which are elements having a rectifying function, have their cathode sides connected to the high potential side terminal (first terminal) of the capacitor C1. The diode D5 has an anode side connected to a contact point between the switching element QD1 and the load side of the reactance element L3. The diode D6 has an anode side connected to a contact point between the switching element QD2 and the load side of the reactance element L4.

したがって、図7の電力変換装置1Cにおいても、制御回路100Cは、図6の電力変換装置1Bと同様に、交流電圧のピーク近傍で、PWM制御のデューティ比を取得することで、負荷に供給される直流電圧の目標値である目標DC電圧を設定し、調整できる。なお、電力変換装置1Cの制御回路100Cは、2つのチョッパ回路のスイッチング素子Q
D1、QD2のデューティ比を平均して、目標DC電圧の設定に用いてもよい。なお、図7の電力変換装置1Dは、単相の交流電源にも適用可能であるし、三相の交流電源にも適用可能である。
Therefore, in the power conversion device 1C of FIG. 7 as well, the control circuit 100C acquires the duty ratio of the PWM control near the peak of the AC voltage in the same way as in the power conversion device 1B of FIG. A target DC voltage can be set and adjusted. In addition, the control circuit 100C of the power conversion device 1C includes switching elements Q of the two chopper circuits.
The duty ratios of D1 and QD2 may be averaged and used to set the target DC voltage. Note that the power conversion device 1D of FIG. 7 can be applied to a single-phase AC power supply, and can also be applied to a three-phase AC power supply.

図8は、第4の実施形態である電力変換装置1Dの構成を例示する図である。電力変換装置1Dは、第1の回路部分と第2の回路部分とを有する。第1の回路部分は、交流電源の一方である第1の端子に接続される第1のリアクタンス素子L11を有する。また、第1の回路部分は、第1のリアクタンス素子L11にアノード側が接続され、コンデンサC1の正側の第1の端子にカソード側が接続される第1の整流機能を有するダイオードD11を有する。また、第1の回路部分は、ダイオードD11を介してコンデンサC1に並列に接続される第1のスイッチング素子QD11と、を有する。 FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of a power conversion device 1D according to the fourth embodiment. The power conversion device 1D has a first circuit portion and a second circuit portion. The first circuit portion has a first reactance element L11 connected to one first terminal of the AC power supply. The first circuit portion also has a diode D11 having a first rectifying function, the anode side of which is connected to the first reactance element L11 and the cathode side of which is connected to the positive first terminal of the capacitor C1. The first circuit portion also has a first switching element QD11 connected in parallel to the capacitor C1 via a diode D11.

また、第2の回路部分は、交流電源の他方である第2の端子に接続される第2のリアクタンス素子L12を有する。また、第2の回路部分は、第2のリアクタンス素子L12にアノード側が接続され、コンデンサC1の正側の第1の端子にカソード側が接続される第2の整流機能を有するダイオードD12を有する。また、第2の回路部分は、ダイオードD12を介してコンデンサC1に並列に接続される第2のスイッチング素子QD12と、を有する。 The second circuit portion also has a second reactance element L12 connected to the other second terminal of the AC power supply. The second circuit portion has a diode D12 having a second rectifying function, the anode side of which is connected to the second reactance element L12, and the cathode side of which is connected to the positive first terminal of the capacitor C1. The second circuit portion also has a second switching element QD12 connected in parallel to the capacitor C1 via a diode D12.

ダイオードD11、D12は、整流機能を有する素子の一例である。したがって、第1のスイッチング素子QD11、第2のスイッチング素子QD12は、第1のリアクタンス素子L11、第2のリアクタンス素子L12の負荷側の接点でダイオードD11、D12を介してコンデンサC1と並列に接続されている。また、整流機能を有する素子であるダイオードD11、D12は、カソード側がコンデンサC1の高電位側の端子(第1の端子)に接続される。また、ダイオードD11は、アノード側が第1のスイッチング素子QD11と第1のリアクタンス素子L11の負荷側との接点に接続されている。ダイオードD12は、アノード側が第2のスイッチング素子QD12と第2のリアクタンス素子L12の負荷側との接点に接続されている。 Diodes D11 and D12 are examples of elements having a rectifying function. Therefore, the first switching element QD11 and the second switching element QD12 are connected in parallel with the capacitor C1 via the diodes D11 and D12 at the load side contacts of the first reactance element L11 and the second reactance element L12. ing. In addition, the diodes D11 and D12, which are elements having a rectifying function, have their cathode sides connected to the high potential side terminal (first terminal) of the capacitor C1. The anode side of the diode D11 is connected to the contact point between the first switching element QD11 and the load side of the first reactance element L11. The diode D12 has an anode side connected to a contact point between the second switching element QD12 and the load side of the second reactance element L12.

ところで、電力変換装置1Dの構成は、図4の電力変換装置1において、スイッチング素子TD11およびTD13をダイオードD11、D12に変更した構成である。したがって、電力変換装置1Dの制御回路100Dは、電力変換装置1の制御回路100と同様、交流電圧の正の半周器においては、第1のスイッチング素子QD11をオンオフ制御し、第2のスイッチング素子QD12をオフに維持すればよい。また、制御回路100Dは、交流電圧の負の半周器においては、第1のスイッチング素子QD11をオフに維持し、第2のスイッチング素子QD12をオンオフ制御すればよい。このようにして、制御回路100Dは、制御回路100と同様の構成で、交流電圧のピーク近傍で、PWM制御のデューティ比を取得することで、負荷に供給される直流電圧の目標値である目標DC電圧を設定し、調整できる。 By the way, the power conversion device 1D has a configuration in which the switching elements TD11 and TD13 in the power conversion device 1 of FIG. 4 are changed to diodes D11 and D12. Therefore, like the control circuit 100 of the power conversion device 1, the control circuit 100D of the power conversion device 1D controls the on/off of the first switching element QD11 and the second switching element QD12 in the positive half-cycle of the AC voltage. should be kept off. Further, the control circuit 100D may keep the first switching element QD11 off and turn on/off the second switching element QD12 in the negative half-cycle of the AC voltage. In this manner, the control circuit 100D has a configuration similar to that of the control circuit 100, and acquires the duty ratio of the PWM control near the peak of the AC voltage. DC voltage can be set and adjusted.

なお、図4の電力変換装置1も、図8の電力変換装置1Dと同様、第1の回路部分と第2の回路部分とを有すると言える。したがって、図8の電力変換装置1Dは、単相の交流電源にも適用可能であるし、三相の交流電源にも適用可能である。 It can be said that the power conversion device 1 of FIG. 4 also has a first circuit portion and a second circuit portion, like the power conversion device 1D of FIG. Therefore, the power converter 1D of FIG. 8 can be applied to a single-phase AC power supply, and can also be applied to a three-phase AC power supply.

図9は、第5の実施形態である電力変換装置1Eの構成を例示する図である。電力変換装置1Dは、交流源の第1の端子に接続されるリアクタンス素子L20と、全波整流回路を含む。この全波整流回路は、リアクタンス素子L20にアノード側が接続され、コンデンサC1の正側の第1の端子にカソード側が接続される整流機能を有する第1のスイッチング素子QD21を有する。ここで、第1のスイッチング素子QD21は、例えば、MOSFETと寄生ダイオードを組み合わせた構造である。 FIG. 9 is a diagram illustrating the configuration of a power converter 1E according to the fifth embodiment. The power converter 1D includes a reactance element L20 connected to the first terminal of the AC source and a full-wave rectifier circuit. This full-wave rectifier circuit has a first switching element QD21 having a rectifying function, the anode side of which is connected to the reactance element L20 and the cathode side of which is connected to the first terminal on the positive side of the capacitor C1. Here, the first switching element QD21 has, for example, a structure in which a MOSFET and a parasitic diode are combined.

また、この全波整流回路は、リアクタンス素子L20にカソード側が接続され、コンデンサの第2の端子にアノード側が接続される整流機能を有する第2のスイッチング素子QD22を有する。ここで、第2のスイッチング素子QD22は、例えば、MOSFETと寄生ダイオードを組み合わせた構造である。 This full-wave rectifier circuit also has a second switching element QD22 having a rectifying function, the cathode side of which is connected to the reactance element L20 and the anode side of which is connected to the second terminal of the capacitor. Here, the second switching element QD22 has, for example, a structure in which a MOSFET and a parasitic diode are combined.

また、この全波整流回路は、コンデンサC1の正側の第1の端子にカソードが接続される第1の整流素子であるダイオードD21を有する。さらに、この全波整流回路は、ダイオードD21のアノード側および交流電源の第2の端子にカソード側が接続され、コンデンサC1の負側の第2の端子にアノード側が接続される第2の整流素子であるダイオードD22と、を有する。 This full-wave rectifier circuit also has a diode D21, which is a first rectifying element whose cathode is connected to the first terminal on the positive side of the capacitor C1. Further, this full-wave rectifier circuit is a second rectifying element whose cathode side is connected to the anode side of the diode D21 and the second terminal of the AC power supply, and whose anode side is connected to the second negative terminal of the capacitor C1. and a diode D22.

ところで、図9の電力変換装置1Eの構成は、図4の電力変換装置1において、リアクタンス素子L1およびL2の一方であるL2を除去し、スイッチング素子TD13、TD14をダイオード21、22に変更した構成である。 By the way, the configuration of the power conversion device 1E in FIG. 9 is obtained by removing L2, which is one of the reactance elements L1 and L2, in the power conversion device 1 in FIG. is.

したがって、電力変換装置1Eの制御回路100Eは、電力変換装置1の制御回路100と同様、交流電圧の正の半周器においては、第1のスイッチング素子QD11をオフに維持し、第2のスイッチング素子QD12をオンオフ制御すればよい。また、制御回路100Dは、交流電圧の負の半周器においては、第1のスイッチング素子QD11をオンオフ制御し、第2のスイッチング素子QD12をオフに維持すればよい。このようにして、制御回路100Dは、制御回路100と同様の構成で、交流電圧のピーク近傍で、PWM制御のデューティ比を取得することで、負荷に供給される直流電圧の目標値である目標DC電圧を設定し、調整できる。なお、図9の電力変換装置1Dは、単相の交流電源にも適用可能であるし、三相の交流電源にも適用可能である。 Therefore, like the control circuit 100 of the power conversion device 1, the control circuit 100E of the power conversion device 1E maintains the first switching element QD11 off and the second switching element QD11 in the positive half-cycle of the AC voltage. ON/OFF control of QD12 is sufficient. In addition, the control circuit 100D may turn on/off the first switching element QD11 and keep the second switching element QD12 off in the negative half-cycle of the AC voltage. In this manner, the control circuit 100D has a configuration similar to that of the control circuit 100, and acquires the duty ratio of the PWM control near the peak of the AC voltage. DC voltage can be set and adjusted. Note that the power conversion device 1D of FIG. 9 can be applied to a single-phase AC power supply, and can also be applied to a three-phase AC power supply.

(付記)
1. 交流源から直流に変換した後に、負荷に供給される電力を調整する電力変換装置(1、1B乃至1E)であって、
前記交流源と前記負荷との間の経路に直列に接続されるリアクタンス素子(L1、L2、L3、L4、L11、L12、L20)と、
前記負荷と並列に設けられるコンデンサ(C1)と、
前記リアクタンス素子を介し、前記交流源から交流電圧を短絡および開放できるスイッチング素子(TD1乃至TD6、TD11乃至TD14、QD1、QD2、QD11、QD12、QD21、QD22)と、
前記スイッチング素子を制御する制御部(100、100B乃至100E)と、
を備え、
前記制御部(100、100B乃至100E)は、
前記交流源からの交流電圧の位相を検出するゼロクロス検出部(112)と、
前記交流電圧において位相が正または負の半周期に前記スイッチング素子に対するPWM制御を実行することによって前記交流電圧と同位相となるように略正弦波の交流電流を誘起し、前記コンデンサの端子電圧を充電目標電圧に近づくように充電する手段(101乃至106)と、
前記交流電圧が正または負のピーク近傍となる位相において、前記PWM制御におけるデューティ比を取得する手段(108)と、
前記デューティ比が第1の基準値より大きい場合に前記コンデンサの充電目標電圧を現在値から低下させ、前記デューティ比が第1の基準値より小さい第2の基準値より小さい場合に前記コンデンサの充電目標電圧を現在値から増加させる手段(110、111、102)と、を備える電力変換装置。
2. 前記電力変換装置は、
前記交流源から給電される全波整流回路(TD11乃至TD14、またはQD21、QD22、D21、D22、またはD11、QD11、D12、QD12)を含み、または、全波整流回路(D1乃至D4、またはD11、D12、QD11、QD12)を介して交流源から給電され、前記負荷に電力を供給する回路であり、
前記スイッチング素子(TD12、TD14、QD1、QD2、QD11、QD12)は、前記リアクタンス素子(L1、L2、L3、L4)の前記負荷側の接点で整流機能を有する素子(TD11、TD13、D5、D6、D11、D12)を介して前記コンデンサ(C1)と並列に接続され、
前記整流機能を有する素子(TD11、TD13、D5、D6、D11、D12)は、カソード側が前記コンデンサ(C1)の高電位側の第1の端子に接続され、アノード側が前記スイッチング素子(TD12、TD14、QD1、QD2、QD11、QD12)と前記リアクタンス素子(L1、L2、L3、L4、L11,L12)の前記負荷側との接点に接続される上記1項に記載の電力変換装置。
3. 前記電力変換装置は、第1の回路部分と第2の回路部分とを有し、
第1の回路部分は、
前記交流源の第1の端子に接続される第1のリアクタンス素子(L1、L3、L11)と、
前記第1のリアクタンス素子にアノード側が接続され、前記コンデンサの前記第1の端子にカソード側が接続される第1の整流機能を有する素子(TD11、D5、D11)と、
前記第1の整流機能を有する素子を介して前記コンデンサ(C1)に並列に接続される第1のスイッチング素子(TD12、QD1、QD11)と、を有し、
第2の回路部分は、
前記交流電源の第2の端子に接続される第2のリアクタンス素子(L2、L4、L12)と、前記第2のリアクタンス素子にアノード側が接続され、前記コンデンサ(C1)の前記第1の端子にカソード側が接続される第2の整流機能を有する素子(TD13、D6、D12)と、
前記第2の整流機能を有する素子(TD13、D6、D12)を介して前記コンデンサに並列に接続される第2のスイッチング素子(TD14、QD2、QD12)と、を有する上記1項または2項に記載の電力変換装置。
4. 前記交流源の第1の端子に接続されるリアクタンス素子(L20)と、
前記リアクタンス素子(L20)を介して前記交流源に接続される全波整流回路と、を含み、
前記全波整流回路は、
前記リアクタンス素子(L20)にアノード側が接続され、前記コンデンサの第1の端子にカソード側が接続される整流機能を有する第1のスイッチング素子(QD21)と、
前記第1のリアクタンス素子にカソード側が接続され、前記コンデンサの第2の端子にアノード側が接続される整流機能を有する第2のスイッチング素子(QD22)と、
前記コンデンサの前記第1の端子にカソードが接続される第1の整流素子(D21)と、
前記第1の整流素子(D21)のアノード側および前記交流源の第2の端子にカソード側が接続され、前記コンデンサの前記第2の端子にアノード側が接続される第2の整流素子(D22)と、を有する上記1項に記載の電力変換装置。
ンサの充電目標電圧を現在値から増加させる手段と、を備える電力変換装置の制御部。
5.(欠番)
6. 交流源から直流に変換した後に、負荷に供給される電力を調整する電力変換装置(1、1B乃至1E)の制御方法であって、
前記電力変換装置は、
前記交流源と前記負荷との間の経路に直列に接続されるリアクタンス素子(L1、L
2、L3、L4、L11、L12、L20)と、
前記負荷と並列に設けられるコンデンサ(C1)と、
前記リアクタンス素子を介し、前記交流源から交流電圧を短絡および開放できるスイッチング素子(TD1乃至TD6、TD11乃至TD14、QD1、QD2、QD11、QD12、QD21、QD22)と、を備え、
前記交流源からの交流電圧の位相を検出すること(S1)と、
前記交流電圧において位相が正または負の半周期に前記スイッチング素子に対するPWM制御を実行することによって前記交流電圧と同位相となるように略正弦波の交流電流を誘起し、前記コンデンサの端子電圧を充電目標電圧に近づくように充電すること(101乃至106)と、
前記交流電圧が正または負のピーク近傍となる位相において、前記PWM制御におけるデューティ比を取得すること(S2)と、
前記デューティ比が第1の基準値より大きい場合に前記コンデンサの充電目標電圧を現在値から低下させ(S4)、前記デューティ比が第1の基準値より小さい第2の基準値より小さい場合に前記コンデンサの充電目標電圧を現在値から増加させること(S6)と、を実行する電力変換装置の制御方法。
(Appendix)
1. A power converter (1, 1B to 1E) for regulating power supplied to a load after conversion from an AC source to DC, comprising:
reactance elements (L1, L2, L3, L4, L11, L12, L20) connected in series to a path between the AC source and the load;
a capacitor (C1) provided in parallel with the load;
switching elements (TD1 to TD6, TD11 to TD14, QD1, QD2, QD11, QD12, QD21, QD22) capable of shorting and opening alternating voltage from the alternating current source via the reactance element;
a control unit (100, 100B to 100E) that controls the switching element;
with
The control unit (100, 100B to 100E)
a zero-cross detection unit (112) for detecting the phase of the AC voltage from the AC source;
A substantially sinusoidal alternating current is induced so as to have the same phase as the alternating voltage by performing PWM control on the switching element in a half cycle in which the phase of the alternating voltage is positive or negative, and the terminal voltage of the capacitor is reduced. means (101 to 106) for charging so as to approach the charging target voltage;
means (108) for obtaining a duty ratio in the PWM control in a phase where the AC voltage is near a positive or negative peak;
When the duty ratio is greater than a first reference value, the charging target voltage of the capacitor is decreased from the current value, and when the duty ratio is less than a second reference value which is less than the first reference value, the capacitor is charged. and means (110, 111, 102) for increasing the target voltage from the current value.
2. The power converter,
a full wave rectifier circuit (TD11 to TD14 or QD21, QD22, D21, D22 or D11, QD11, D12, QD12) fed from the AC source, or a full wave rectifier circuit (D1 to D4 or D11 , D12, QD11, QD12) to supply power to the load, and
The switching elements (TD12, TD14, QD1, QD2, QD11, QD12) are elements (TD11, TD13, D5, D6 , D11, D12) connected in parallel with the capacitor (C1),
The elements (TD11, TD13, D5, D6, D11, D12) having a rectifying function are connected to the first terminal on the high potential side of the capacitor (C1) on the cathode side, and the switching elements (TD12, TD14) on the anode side. , QD1, QD2, QD11, QD12) and the load side of the reactance elements (L1, L2, L3, L4, L11, L12).
3. The power converter has a first circuit portion and a second circuit portion,
The first circuit portion comprises:
a first reactance element (L1, L3, L11) connected to a first terminal of the AC source;
elements having a first rectifying function (TD11, D5, D11) having an anode side connected to the first reactance element and a cathode side connected to the first terminal of the capacitor;
a first switching element (TD12, QD1, QD11) connected in parallel to the capacitor (C1) via the element having the first rectifying function;
The second circuit portion is
a second reactance element (L2, L4, L12) connected to the second terminal of the AC power supply; and an anode side of the second reactance element connected to the first terminal of the capacitor (C1). elements (TD13, D6, D12) having a second rectifying function to which the cathode side is connected;
and second switching elements (TD14, QD2, QD12) connected in parallel to the capacitor via the elements (TD13, D6, D12) having the second rectifying function. A power converter as described.
4. a reactance element (L20) connected to the first terminal of the AC source;
a full-wave rectifier circuit connected to the AC source via the reactance element (L20),
The full-wave rectifier circuit is
a first switching element (QD21) having a rectifying function, the anode side of which is connected to the reactance element (L20) and the cathode side of which is connected to the first terminal of the capacitor;
a second switching element (QD22) having a rectifying function, the cathode side of which is connected to the first reactance element and the anode side of which is connected to the second terminal of the capacitor;
a first rectifying element (D21) having a cathode connected to the first terminal of the capacitor;
a second rectifying element (D22) having a cathode side connected to the anode side of the first rectifying element (D21) and a second terminal of the AC source, and having an anode side connected to the second terminal of the capacitor; 1. The power conversion device according to the above item 1.
and means for increasing the charging target voltage of the sensor from the current value.
5. (missing number)
6. A control method for a power conversion device (1, 1B to 1E) for adjusting power supplied to a load after conversion from an AC source to DC, comprising:
The power converter,
Reactance elements (L1, L
2, L3, L4, L11, L12, L20);
a capacitor (C1) provided in parallel with the load;
Switching elements (TD1 to TD6, TD11 to TD14, QD1, QD2, QD11, QD12, QD21, QD22) capable of shorting and opening the AC voltage from the AC source via the reactance element,
detecting the phase of the alternating voltage from the alternating current source (S1);
A substantially sinusoidal alternating current is induced so as to have the same phase as the alternating voltage by performing PWM control on the switching element in a half cycle in which the phase of the alternating voltage is positive or negative, and the terminal voltage of the capacitor is reduced. charging to approach the charging target voltage (101 to 106);
Acquiring a duty ratio in the PWM control in a phase where the AC voltage is near a positive or negative peak (S2);
If the duty ratio is greater than the first reference value, the charging target voltage of the capacitor is lowered from the current value (S4); A control method for a power converter, the method comprising: increasing a target charging voltage of a capacitor from a current value (S6);

1 電力変換装置
100、100B、100C、100D、100E 制御装置
101 目標DC電圧レジスタ
102 加減算器
103 比較器
104 電圧調整器
105 減算器
106 電圧調整器
107 パルス幅変調器
108 デューティ比検出部
109 デューティ比閾値レジスタ
110 比較器
111 目標DC電圧調整量レジスタ
A1 交流電流センサ
C1 コンデンサ
D1、D2、D3、D4、D5、D6 ダイオード
L1、L2、L3、L4、L11、L12、L20 リアクタンス素子
QD1、QD2、QD11、QD12、QD21、QD22 スイッチング素子
TD1、TD2、TD3、TD4、TD5、TD6 スイッチング素子
V1 交流電圧センサ
V2 直流電圧センサ
1 power conversion device 100, 100B, 100C, 100D, 100E control device 101 target DC voltage register 102 adder/subtractor 103 comparator 104 voltage regulator 105 subtractor 106 voltage regulator 107 pulse width modulator 108 duty ratio detector 109 duty ratio Threshold register 110 Comparator 111 Target DC voltage adjustment amount register A1 AC current sensor C1 Capacitors D1, D2, D3, D4, D5, D6 Diodes L1, L2, L3, L4, L11, L12, L20 Reactance elements QD1, QD2, QD11 , QD12, QD21, QD22 Switching elements TD1, TD2, TD3, TD4, TD5, TD6 Switching elements V1 AC voltage sensor V2 DC voltage sensor

Claims (6)

交流源から直流に変換した後に、負荷に供給される電力を調整する電力変換装置であって、
前記交流源と前記負荷との間の経路に直列に接続されるリアクタンス素子と、
前記負荷と並列に設けられるコンデンサと、
前記リアクタンス素子を介し、前記交流源から交流電圧を短絡および開放できるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記交流源からの交流電圧の位相を検出するゼロクロス検出部と、
前記交流電圧において位相が正または負の半周期に前記スイッチング素子に対するPWM制御を実行することによって前記交流電圧と同位相となるように略正弦波の交流電流を誘起し、前記コンデンサの端子電圧を充電目標電圧に近づくように充電する手段と、
前記交流電圧が正または負のピーク近傍となる位相において、前記PWM制御におけるデューティ比を取得する手段と、
前記デューティ比が第1の基準値より大きい場合に前記コンデンサの充電目標電圧を現在値から低下させ、前記デューティ比が第1の基準値より小さい第2の基準値より小さい場合に前記コンデンサの充電目標電圧を現在値から増加させる手段と、を備える電力変換装置。
A power conversion device that adjusts the power supplied to a load after converting from an AC source to DC,
a reactance element connected in series to a path between the AC source and the load;
a capacitor provided in parallel with the load;
a switching element capable of shorting and opening an alternating voltage from the alternating current source via the reactance element;
a control unit that controls the switching element;
with
The control unit
a zero-cross detection unit that detects the phase of the AC voltage from the AC source;
A substantially sinusoidal alternating current is induced so as to have the same phase as the alternating voltage by performing PWM control on the switching element in a half cycle in which the phase of the alternating voltage is positive or negative, and the terminal voltage of the capacitor is reduced. means for charging to approach a charging target voltage;
means for obtaining a duty ratio in the PWM control in a phase where the AC voltage is near a positive or negative peak;
When the duty ratio is greater than a first reference value, the charging target voltage of the capacitor is decreased from the current value, and when the duty ratio is less than a second reference value which is less than the first reference value, the capacitor is charged. and means for increasing the target voltage from the current value.
前記電力変換装置は、前記交流源から給電される全波整流回路を含み、または、全波整流回路を介して交流源から給電され、前記負荷に電力を供給する回路であり、
前記スイッチング素子は、前記リアクタンス素子の負荷側の接点で整流機能を有する素子を介して前記コンデンサと並列に接続され、
前記整流機能を有する素子は、カソード側が前記コンデンサの高電位側の第1の端子に接続され、アノード側が前記スイッチング素子と前記リアクタンス素子の前記負荷側との接点に接続される請求項1に記載の電力変換装置。
The power conversion device includes a full-wave rectifier circuit that is powered by the AC source, or is a circuit that is powered by the AC source via the full-wave rectifier circuit and supplies power to the load,
The switching element is connected in parallel with the capacitor via an element having a rectifying function at a contact on the load side of the reactance element,
2. The device according to claim 1, wherein the element having a rectifying function has a cathode side connected to a first terminal on a high potential side of the capacitor, and an anode side connected to a contact point between the switching element and the load side of the reactance element. power converter.
前記電力変換装置は、第1の回路部分と第2の回路部分とを有し、
第1の回路部分は、
前記交流源の第1の端子に接続される第1のリアクタンス素子と、
前記第1のリアクタンス素子にアノード側が接続され、前記コンデンサの前記第1の端子にカソード側が接続される第1の整流機能を有する素子と、
前記第1の整流機能を有する素子を介して前記コンデンサに並列に接続される第1のスイッチング素子と、を有し、
第2の回路部分は、
前記交流源の第2の端子に接続される第2のリアクタンス素子と、前記第2のリアクタンス素子にアノード側が接続され、前記コンデンサの前記第1の端子にカソード側が接続される第2の整流機能を有する素子と、
前記第2の整流機能を有する素子を介して前記コンデンサに並列に接続される第2のスイッチング素子と、を有する請求項1または2に記載の電力変換装置。
The power converter has a first circuit portion and a second circuit portion,
The first circuit portion comprises:
a first reactance element connected to a first terminal of the AC source;
an element having a first rectifying function, the anode side of which is connected to the first reactance element and the cathode side of which is connected to the first terminal of the capacitor;
a first switching element connected in parallel to the capacitor via the element having the first rectifying function;
The second circuit portion is
a second reactance element connected to the second terminal of the AC source; and a second rectifying function having an anode side connected to the second reactance element and a cathode side connected to the first terminal of the capacitor. an element having
3. The power converter according to claim 1, further comprising a second switching element connected in parallel to said capacitor via said element having said second rectifying function.
前記交流源の第1の端子に接続されるリアクタンス素子と、
前記リアクタンス素子を介して前記交流源に接続される全波整流回路と、を含み、
前記全波整流回路は、
前記リアクタンス素子にアノード側が接続され、前記コンデンサの第1の端子にカソード側が接続される整流機能を有する第1のスイッチング素子と、
前記リアクタンス素子にカソード側が接続され、前記コンデンサの第2の端子にアノ
ード側が接続される整流機能を有する第2のスイッチング素子と、
前記コンデンサの前記第1の端子にカソードが接続される第1の整流素子と、
前記第1の整流素子のアノード側および前記交流源の第2の端子にカソード側が接続され、前記コンデンサの前記第2の端子にアノード側が接続される第2の整流素子と、を有する請求項1に記載の電力変換装置。
a reactance element connected to a first terminal of the AC source;
a full-wave rectifier circuit connected to the AC source via the reactance element,
The full-wave rectifier circuit is
a first switching element having a rectifying function, the anode side of which is connected to the reactance element and the cathode side of which is connected to the first terminal of the capacitor;
a second switching element having a rectifying function, the cathode side of which is connected to the reactance element and the anode side of which is connected to the second terminal of the capacitor;
a first rectifying element having a cathode connected to the first terminal of the capacitor;
2. A second rectifying element having an anode side of said first rectifying element and a cathode side connected to a second terminal of said alternating current source, and a second rectifying element having an anode side connected to said second terminal of said capacitor. The power conversion device according to .
交流源から直流に変換した後に、負荷に供給される電力を調整する電力変換装置の制御部であって、
前記電力変換装置は、
前記交流源と前記負荷との間の経路に直列に接続されるリアクタンス素子と、
前記負荷と並列に設けられるコンデンサと、
前記リアクタンス素子を介し、前記交流源から交流電圧を短絡および開放できるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記交流源からの交流電圧の位相を検出するゼロクロス検出部と、
前記交流電圧において位相が正または負の半周期に前記スイッチング素子に対するPWM制御を実行することによって前記交流電圧と同位相となるように略正弦波の交流電流を誘起し、前記コンデンサの端子電圧を充電目標電圧に近づくように充電する手段と、
前記交流電圧が正または負のピーク近傍となる位相において、前記PWM制御におけるデューティ比を取得する手段と、
前記デューティ比が第1の基準値より大きい場合に前記コンデンサの充電目標電圧を現在値から低下させ、前記デューティ比が第1の基準値より小さい第2の基準値より小さい場合に前記コンデンサの充電目標電圧を現在値から増加させる手段と、を備える電力変換装置の制御部。
A control unit of a power conversion device that adjusts the power supplied to a load after converting from an AC source to DC,
The power converter,
a reactance element connected in series to a path between the AC source and the load;
a capacitor provided in parallel with the load;
a switching element capable of shorting and opening an alternating voltage from the alternating current source via the reactance element;
a control unit that controls the switching element;
with
The control unit
a zero-cross detection unit that detects the phase of the AC voltage from the AC source;
A substantially sinusoidal alternating current is induced so as to have the same phase as the alternating voltage by performing PWM control on the switching element in a half cycle in which the phase of the alternating voltage is positive or negative, and the terminal voltage of the capacitor is reduced. means for charging to approach a charging target voltage;
means for obtaining a duty ratio in the PWM control in a phase where the AC voltage is near a positive or negative peak;
When the duty ratio is greater than a first reference value, the charging target voltage of the capacitor is decreased from the current value, and when the duty ratio is less than a second reference value which is less than the first reference value, the capacitor is charged. and means for increasing the target voltage from the current value.
交流源から直流に変換した後に、負荷に供給される電力を調整する電力変換装置の制御方法であって、
前記電力変換装置は、
前記交流源と前記負荷との間の経路に直列に接続されるリアクタンス素子と、
前記負荷と並列に設けられるコンデンサと、
前記リアクタンス素子を介し、前記交流源から交流電圧を短絡および開放できるスイッチング素子と、を備え、
前記交流源からの交流電圧の位相を検出することと、
前記交流電圧において位相が正または負の半周期に前記スイッチング素子に対するPWM制御を実行することによって前記交流電圧と同位相となるように略正弦波の交流電流を誘起し、前記コンデンサの端子電圧を充電目標電圧に近づくように充電することと、
前記交流電圧が正または負のピーク近傍となる位相において、前記PWM制御におけるデューティ比を取得することと、
前記デューティ比が第1の基準値より大きい場合に前記コンデンサの充電目標電圧を現在値から低下させ、前記デューティ比が第1の基準値より小さい第2の基準値より小さい場合に前記コンデンサの充電目標電圧を現在値から増加させることと、を実行する電力変換装置の制御方法。
A control method for a power conversion device that adjusts power supplied to a load after conversion from an AC source to DC, comprising:
The power converter,
a reactance element connected in series to a path between the AC source and the load;
a capacitor provided in parallel with the load;
a switching element capable of shorting and opening an alternating voltage from the alternating current source via the reactance element,
detecting the phase of an alternating voltage from the alternating source;
A substantially sinusoidal alternating current is induced so as to have the same phase as the alternating voltage by performing PWM control on the switching element in a half cycle in which the phase of the alternating voltage is positive or negative, and the terminal voltage of the capacitor is reduced. charging so as to approach the charging target voltage;
Acquiring a duty ratio in the PWM control in a phase where the AC voltage is near a positive or negative peak;
When the duty ratio is greater than a first reference value, the charging target voltage of the capacitor is decreased from the current value, and when the duty ratio is less than a second reference value which is less than the first reference value, the capacitor is charged. increasing a target voltage from a current value; and controlling a power conversion device.
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