JP2000116145A - 共振形電力変換装置 - Google Patents
共振形電力変換装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＬＣ共振回路による共振を用いて電力変換部
の転流を行うようにした共振形電力変換装置において、
低負荷時における電力変換効率を良好にする。 【解決手段】 ＬＣ共振回路８を、共振用コンデンサ６
ａ、６ｂ、…６ｎと共振用リアクトル７ａ、７ｂ、…７
ｎによるそれぞれの直列回路にスイッチング素子８１
ａ、８１ｂ、…８１ｎが直列接続された構成とし、電流
センサ１８によって検出された出力電流の実効値に基づ
いてＬＣ共振回路８におけるスイッチング素子８１ａ、
８１ｂ、…８１ｎを選択的にオンオフさせて、共振電流
のピーク値を切り換えるようにした。
の転流を行うようにした共振形電力変換装置において、
低負荷時における電力変換効率を良好にする。 【解決手段】 ＬＣ共振回路８を、共振用コンデンサ６
ａ、６ｂ、…６ｎと共振用リアクトル７ａ、７ｂ、…７
ｎによるそれぞれの直列回路にスイッチング素子８１
ａ、８１ｂ、…８１ｎが直列接続された構成とし、電流
センサ１８によって検出された出力電流の実効値に基づ
いてＬＣ共振回路８におけるスイッチング素子８１ａ、
８１ｂ、…８１ｎを選択的にオンオフさせて、共振電流
のピーク値を切り換えるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電動機、交流
回転機などの負荷と直流電源との間に設けられて電力変
換を行う共振形電力変換装置に関する。
回転機などの負荷と直流電源との間に設けられて電力変
換を行う共振形電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】本出願人は、１組の共振用コンデンサと
共振用リアクトルを用い、３相の主スイッチング素子を
ゼロ電圧スイッチングして一括転流を行う共振形電力変
換装置を先に提案した（特願平９−３２８９９２号）。
この共振形電力変換装置の構成を図１８に示す。直流電
圧源１の直流電圧Ｖｓは、電力変換部２によって交流電
圧に変換される。この電力変換部２は、正母線と負母線
の間に、自己消弧型スイッチング素子として主スイッチ
ング素子（例えば、ＩＧＢＴ）３ａ〜３ｆが３相（Ｕ
相、Ｖ相、Ｗ相）でブリッジ結線された構成となってい
る。また、主スイッチング素子３ａ〜３ｆには、逆並列
ダイオード（フライホイールダイオード）４ａ〜４ｆが
それぞれ接続されている。そして、１つの主スイッチン
グ素子とこれに逆並列接続された１つのフライホイール
ダイオードにより１つのアームを構成しており、正母線
に接続されている方が上アーム、負母線に接続されてい
る方が下アームとなる。
共振用リアクトルを用い、３相の主スイッチング素子を
ゼロ電圧スイッチングして一括転流を行う共振形電力変
換装置を先に提案した（特願平９−３２８９９２号）。
この共振形電力変換装置の構成を図１８に示す。直流電
圧源１の直流電圧Ｖｓは、電力変換部２によって交流電
圧に変換される。この電力変換部２は、正母線と負母線
の間に、自己消弧型スイッチング素子として主スイッチ
ング素子（例えば、ＩＧＢＴ）３ａ〜３ｆが３相（Ｕ
相、Ｖ相、Ｗ相）でブリッジ結線された構成となってい
る。また、主スイッチング素子３ａ〜３ｆには、逆並列
ダイオード（フライホイールダイオード）４ａ〜４ｆが
それぞれ接続されている。そして、１つの主スイッチン
グ素子とこれに逆並列接続された１つのフライホイール
ダイオードにより１つのアームを構成しており、正母線
に接続されている方が上アーム、負母線に接続されてい
る方が下アームとなる。
【０００３】この電力変換部２において、主スイッチン
グ素子３ａ、３ｂ、主スイッチング素子３ｃ、３ｄ、主
スイッチング素子３ｅ、３ｆは、それぞれ１２０°位相
をずらしてオンオフ制御され、負荷（例えば、交流回転
機）５に交流電圧を出力するようになっている。また、
正母線と負母線の間には、共振用コンデンサ６および共
振用リアクトル７が直列接続されている。共振用コンデ
ンサ６および共振用リアクトル７は、ＬＣ共振回路８を
構成しており、ゼロ電圧スイッチングを行うために、正
母線と負母線間の上下アームのそれぞれの主スイッチン
グ素子が共にオンしたとき、共振して共振電流が流れる
ようになっている。
グ素子３ａ、３ｂ、主スイッチング素子３ｃ、３ｄ、主
スイッチング素子３ｅ、３ｆは、それぞれ１２０°位相
をずらしてオンオフ制御され、負荷（例えば、交流回転
機）５に交流電圧を出力するようになっている。また、
正母線と負母線の間には、共振用コンデンサ６および共
振用リアクトル７が直列接続されている。共振用コンデ
ンサ６および共振用リアクトル７は、ＬＣ共振回路８を
構成しており、ゼロ電圧スイッチングを行うために、正
母線と負母線間の上下アームのそれぞれの主スイッチン
グ素子が共にオンしたとき、共振して共振電流が流れる
ようになっている。
【０００４】また、直流電圧源１に直列にリアクトル９
が接続され、さらにこのリアクトル９と差動接続された
電圧クランプ用リアクトル１１を有する電圧クランプ回
路１０が設けられている。リアクトル９は、負荷５とし
ての交流回転機のリアクトル成分と同等のもので、正母
線と負母線間の上下アームのそれぞれの主スイッチング
素子が共にオンして正母線と負母線の間が短絡したと
き、直流電圧源１と電力変換部２の間の短絡を防止して
各主スイッチング素子に過電流が流れるのを防止してい
る。また、電圧クランプ回路１０は、電圧クランプ用リ
アクトル１１とダイオード１２から構成され、正母線と
負母線の間の電圧を（１＋１／ｎ）Ｖｓにクランプし、
直流電圧源１に電力を回生させる。なお、電圧クランプ
用リアクトル１１の巻き数とリアクトル９の巻き数の比
は、ｎ（１＜ｎ）となっている。
が接続され、さらにこのリアクトル９と差動接続された
電圧クランプ用リアクトル１１を有する電圧クランプ回
路１０が設けられている。リアクトル９は、負荷５とし
ての交流回転機のリアクトル成分と同等のもので、正母
線と負母線間の上下アームのそれぞれの主スイッチング
素子が共にオンして正母線と負母線の間が短絡したと
き、直流電圧源１と電力変換部２の間の短絡を防止して
各主スイッチング素子に過電流が流れるのを防止してい
る。また、電圧クランプ回路１０は、電圧クランプ用リ
アクトル１１とダイオード１２から構成され、正母線と
負母線の間の電圧を（１＋１／ｎ）Ｖｓにクランプし、
直流電圧源１に電力を回生させる。なお、電圧クランプ
用リアクトル１１の巻き数とリアクトル９の巻き数の比
は、ｎ（１＜ｎ）となっている。
【０００５】また、上記した主スイッチング素子３ａ〜
３ｆは、制御部１３によってスイッチング制御される。
この制御部１３は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれについて
上アーム、下アームのゲート信号（ＰＷＭ信号）を発生
するゲート信号発生回路１４と、正母線と負母線間、す
なわち上下アーム間の電圧ＶPNを検出する電圧検出回路
１５と、主スイッチング素子３ａ〜３ｆをスイッチング
制御するための処理を行う制御回路１６と、この制御回
路１６からの制御信号に基づいて主スイッチング素子３
ａ〜３ｆを駆動するドライブ回路１７から構成されてい
る。
３ｆは、制御部１３によってスイッチング制御される。
この制御部１３は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれについて
上アーム、下アームのゲート信号（ＰＷＭ信号）を発生
するゲート信号発生回路１４と、正母線と負母線間、す
なわち上下アーム間の電圧ＶPNを検出する電圧検出回路
１５と、主スイッチング素子３ａ〜３ｆをスイッチング
制御するための処理を行う制御回路１６と、この制御回
路１６からの制御信号に基づいて主スイッチング素子３
ａ〜３ｆを駆動するドライブ回路１７から構成されてい
る。
【０００６】上記構成において、電力変換部２のスイッ
チング動作を、主スイッチング素子３ａ、３ｂを例にと
り、図１９に示す信号波形図を参照して説明する。この
スイッチングを行う前の状態としては、主スイッチング
素子３ａがオン、主スイッチング素子３ｂがオフして、
主スイッチング素子３ａから負荷側に電流が供給されて
いるものとする。
チング動作を、主スイッチング素子３ａ、３ｂを例にと
り、図１９に示す信号波形図を参照して説明する。この
スイッチングを行う前の状態としては、主スイッチング
素子３ａがオン、主スイッチング素子３ｂがオフして、
主スイッチング素子３ａから負荷側に電流が供給されて
いるものとする。
【０００７】そして、図１９のｔ1 時点において、主ス
イッチング素子３ｂをオンすると、正母線と負母線の
間、すなわち上下アームが短絡し、共振用コンデンサ
６、共振用リアクトル７、主スイッチング素子３ａ、３
ｂにより共振経路が形成されて共振電流が流れ始める。
このとき、共振電流と負荷電流ｉL とは同一方向に流れ
るため、主スイッチング素子３ａには負荷電流ｉL と共
振電流が重畳した電流が流れ、主スイッチング素子３ｂ
には共振電流が流れる。
イッチング素子３ｂをオンすると、正母線と負母線の
間、すなわち上下アームが短絡し、共振用コンデンサ
６、共振用リアクトル７、主スイッチング素子３ａ、３
ｂにより共振経路が形成されて共振電流が流れ始める。
このとき、共振電流と負荷電流ｉL とは同一方向に流れ
るため、主スイッチング素子３ａには負荷電流ｉL と共
振電流が重畳した電流が流れ、主スイッチング素子３ｂ
には共振電流が流れる。
【０００８】この後、共振電流が逆極性となり、共振電
流の絶対値が負荷電流ｉL よりも大きくなって上下アー
ム間の電圧ＶPNが負電圧になる（図１９のｔ2 時点〜ｔ
3 時点）と、フライホイールダイオード４ａ、４ｂを通
って電流が流れる。このため、主スイッチング素子３
ａ、３ｂの各コレクタエミッタ間電圧は負となる。この
ｔ2 からｔ3 の期間において、主スイッチング素子３ａ
のゲート端子にオフ信号を与えると、ゼロ電圧スイッチ
ングを行うことができ、スイッチング損失が発生しな
い。
流の絶対値が負荷電流ｉL よりも大きくなって上下アー
ム間の電圧ＶPNが負電圧になる（図１９のｔ2 時点〜ｔ
3 時点）と、フライホイールダイオード４ａ、４ｂを通
って電流が流れる。このため、主スイッチング素子３
ａ、３ｂの各コレクタエミッタ間電圧は負となる。この
ｔ2 からｔ3 の期間において、主スイッチング素子３ａ
のゲート端子にオフ信号を与えると、ゼロ電圧スイッチ
ングを行うことができ、スイッチング損失が発生しな
い。
【０００９】そして、共振電流が次第に減少し、フライ
ホイールダイオード４ａがオフすると、負荷電流はフラ
イホイールダイオード４ｂを流れ始める（図１９のｔ3
時点）。このとき、リアクトル９を流れる一定電流は、
共振用コンデンサ６、共振用リアクトル７、フライホイ
ールダイオード４ｂを通して流れるため、共振用コンデ
ンサ６が充電され、共振用コンデンサ６の正極の電位が
上昇する。そして、共振用コンデンサ６および共振用リ
アクトル７の両端間の電圧ＶPNが直流電圧源１の直流電
圧Ｖｓの（１＋１／ｎ）倍になったとき、電圧ＶPNはこ
の値にクランプされ、電圧クランプ用リアクトル１１と
電圧クランプ用ダイオード１２からなる電圧クランプ回
路１０に電流が流れ始め、直流電圧源１に電力が回生さ
れる。
ホイールダイオード４ａがオフすると、負荷電流はフラ
イホイールダイオード４ｂを流れ始める（図１９のｔ3
時点）。このとき、リアクトル９を流れる一定電流は、
共振用コンデンサ６、共振用リアクトル７、フライホイ
ールダイオード４ｂを通して流れるため、共振用コンデ
ンサ６が充電され、共振用コンデンサ６の正極の電位が
上昇する。そして、共振用コンデンサ６および共振用リ
アクトル７の両端間の電圧ＶPNが直流電圧源１の直流電
圧Ｖｓの（１＋１／ｎ）倍になったとき、電圧ＶPNはこ
の値にクランプされ、電圧クランプ用リアクトル１１と
電圧クランプ用ダイオード１２からなる電圧クランプ回
路１０に電流が流れ始め、直流電圧源１に電力が回生さ
れる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記した構成におい
て、主スイッチング素子をゼロ電圧スイッチングさせる
ためには、共振電流を出力電流より大きくする必要があ
る。このため、共振電流のピーク値は最大負荷時の出力
電流のピーク値より大きく設定される。しかしながら、
共振電流のピーク値を最大負荷時の出力電流のピーク値
より大きく設定すると、低負荷時の出力電流が小さいと
きにも大きな共振電流が発生するため、低負荷時の電力
変換効率が悪化するという問題がある。このような問題
は上記した１つのＬＣ共振回路による一括転流方式のも
のに限らず、各相毎にＬＣ共振回路を設けて転流を行う
方式のものでも同様に発生する。
て、主スイッチング素子をゼロ電圧スイッチングさせる
ためには、共振電流を出力電流より大きくする必要があ
る。このため、共振電流のピーク値は最大負荷時の出力
電流のピーク値より大きく設定される。しかしながら、
共振電流のピーク値を最大負荷時の出力電流のピーク値
より大きく設定すると、低負荷時の出力電流が小さいと
きにも大きな共振電流が発生するため、低負荷時の電力
変換効率が悪化するという問題がある。このような問題
は上記した１つのＬＣ共振回路による一括転流方式のも
のに限らず、各相毎にＬＣ共振回路を設けて転流を行う
方式のものでも同様に発生する。
【００１１】本発明は上記問題に鑑みたもので、低負荷
時においても電力変換効率を良好にすることができる共
振形電力変換装置を提供することを目的とする。
時においても電力変換効率を良好にすることができる共
振形電力変換装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、電力変換部の出
力電流を示す情報に基づいて共振電流のピーク値を変化
させる手段を設けたことを特徴としている。この発明に
よれば、共振電流のピーク値を変化させることによっ
て、低負荷時における電力変換効率を良好にすることが
できる。
め、請求項１に記載の発明においては、電力変換部の出
力電流を示す情報に基づいて共振電流のピーク値を変化
させる手段を設けたことを特徴としている。この発明に
よれば、共振電流のピーク値を変化させることによっ
て、低負荷時における電力変換効率を良好にすることが
できる。
【００１３】この場合、出力電流を示す情報としては、
請求項２に記載した出力電流の実効値、あるいは請求項
３に記載した出力電流の瞬時値、あるいは請求項４に記
載した電力変換部の入力電流の平均値、あるいは請求項
５に記載した電力変換部に接続された負荷のトルクを示
す情報とすることができる。また、ピーク値を変化させ
る手段は、請求項６に記載の発明のように、ＬＣ共振回
路におけるキャパシタンスとインダクタンスの積を一定
として両者の比率を変化させるものとすることができ
る。この発明によれば、ＬＣ共振回路におけるキャパシ
タンスとインダクタンスの積を一定としているから、共
振周期を変えずに共振電流のピーク値を変化させること
ができる。
請求項２に記載した出力電流の実効値、あるいは請求項
３に記載した出力電流の瞬時値、あるいは請求項４に記
載した電力変換部の入力電流の平均値、あるいは請求項
５に記載した電力変換部に接続された負荷のトルクを示
す情報とすることができる。また、ピーク値を変化させ
る手段は、請求項６に記載の発明のように、ＬＣ共振回
路におけるキャパシタンスとインダクタンスの積を一定
として両者の比率を変化させるものとすることができ
る。この発明によれば、ＬＣ共振回路におけるキャパシ
タンスとインダクタンスの積を一定としているから、共
振周期を変えずに共振電流のピーク値を変化させること
ができる。
【００１４】また、ピーク値を変化させる手段は、請求
項７に記載した発明のように、ＬＣ共振回路における共
振用コンデンサと共振用リアクトルの直列回路を上下ア
ームに対して選択的に並列接続するものとして構成する
ことができる。具体的には、請求項８に記載の発明のよ
うに、直列回路に設けられたスイッチング手段を選択的
にオンオフさせて、直列回路を上下アームに対して選択
的に並列接続することができる。
項７に記載した発明のように、ＬＣ共振回路における共
振用コンデンサと共振用リアクトルの直列回路を上下ア
ームに対して選択的に並列接続するものとして構成する
ことができる。具体的には、請求項８に記載の発明のよ
うに、直列回路に設けられたスイッチング手段を選択的
にオンオフさせて、直列回路を上下アームに対して選択
的に並列接続することができる。
【００１５】この場合、請求項９に記載の発明のよう
に、直列回路毎にキャパシタンスとインダクタンスを異
なった値でかつ両者の積を一定にする、あるいは請求項
９に記載の発明のように、いずれの直列回路においても
キャパシタンスとインダクタンスを同じ値のものとすれ
ば、共振周期を変えずに共振電流のピーク値を変化させ
ることができる。
に、直列回路毎にキャパシタンスとインダクタンスを異
なった値でかつ両者の積を一定にする、あるいは請求項
９に記載の発明のように、いずれの直列回路においても
キャパシタンスとインダクタンスを同じ値のものとすれ
ば、共振周期を変えずに共振電流のピーク値を変化させ
ることができる。
【００１６】また、ピーク値を変化させる手段は、請求
項１１に記載の発明のように、共振電流が負の電流とな
る期間において主スイッチング素子のスイッチングが行
われるように、ＬＣ共振回路におけるキャパシタンスを
変化させるものとすることができる。この発明によれ
ば、キャパシタンスを変化させて共振電流のピーク値を
変化させることができ、また共振電流が負の電流になっ
ているときに主スイッチング素子のスイッチングを行っ
ているため、スイッチング損失を減少させることができ
る。
項１１に記載の発明のように、共振電流が負の電流とな
る期間において主スイッチング素子のスイッチングが行
われるように、ＬＣ共振回路におけるキャパシタンスを
変化させるものとすることができる。この発明によれ
ば、キャパシタンスを変化させて共振電流のピーク値を
変化させることができ、また共振電流が負の電流になっ
ているときに主スイッチング素子のスイッチングを行っ
ているため、スイッチング損失を減少させることができ
る。
【００１７】この場合、請求項１２に記載の発明のよう
に、キャパシタンスの変化に合わせて主スイッチング素
子のスイッチングを行うタイミングを変化させるように
してもよい。なお、請求項１１又は１２に記載の発明に
おいて、ピーク値を変化させる手段は、請求項１３に記
載の発明のように、ＬＣ共振回路における複数の共振用
コンデンサを選択的に接続してキャパシタンスを変化さ
せるように構成することができる。
に、キャパシタンスの変化に合わせて主スイッチング素
子のスイッチングを行うタイミングを変化させるように
してもよい。なお、請求項１１又は１２に記載の発明に
おいて、ピーク値を変化させる手段は、請求項１３に記
載の発明のように、ＬＣ共振回路における複数の共振用
コンデンサを選択的に接続してキャパシタンスを変化さ
せるように構成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１に本発明の一実施形態に係る共
振形電力変換装置の構成を示す。なお、この実施形態に
おける共振形電力変換装置の基本的な構成は、図１８に
示すものと同様であり、図１８に示すものと同一符号を
付したものは、均等あるいは同一物であることを示して
いる。なお、図１８に示すリアクトル９は、正母線と負
母線の間が短絡したときに直流電圧源１と電力変換部２
の間の短絡を防止する回路を構成しているので、図１中
に短絡防止回路９として示している。
について説明する。図１に本発明の一実施形態に係る共
振形電力変換装置の構成を示す。なお、この実施形態に
おける共振形電力変換装置の基本的な構成は、図１８に
示すものと同様であり、図１８に示すものと同一符号を
付したものは、均等あるいは同一物であることを示して
いる。なお、図１８に示すリアクトル９は、正母線と負
母線の間が短絡したときに直流電圧源１と電力変換部２
の間の短絡を防止する回路を構成しているので、図１中
に短絡防止回路９として示している。
【００１９】この実施形態において、ＬＣ共振回路８
は、共振用コンデンサ６ａ、６ｂ、…６ｎと共振用リア
クトル７ａ、７ｂ、…７ｎによるそれぞれの直列回路に
スイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ）８１ａ、８１
ｂ、…８１ｎが直列接続された構成になっている。ま
た、電力変換部２から負荷５に至るいずれかの出力線に
電流センサ１８が設けられている。そして、制御回路１
６は、電流センサ１８によって検出された出力電流の実
効値に基づいてＬＣ共振回路８におけるスイッチング素
子８１ａ、８１ｂ、…８１ｎを選択的にオンオフさせて
共振電流のピーク値を切り換えるように制御する。
は、共振用コンデンサ６ａ、６ｂ、…６ｎと共振用リア
クトル７ａ、７ｂ、…７ｎによるそれぞれの直列回路に
スイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ）８１ａ、８１
ｂ、…８１ｎが直列接続された構成になっている。ま
た、電力変換部２から負荷５に至るいずれかの出力線に
電流センサ１８が設けられている。そして、制御回路１
６は、電流センサ１８によって検出された出力電流の実
効値に基づいてＬＣ共振回路８におけるスイッチング素
子８１ａ、８１ｂ、…８１ｎを選択的にオンオフさせて
共振電流のピーク値を切り換えるように制御する。
【００２０】以下、上記した共振電流のピーク値の切り
換えについて説明する。今、ＬＣ共振回路８における共
振用コンデンサのキャパシタンスをＣｒ、共振用リアク
トルのインダクタンスをＬｒ、共振電流のピーク値をＩ
ｒｐ、共振周期をＴｒ、共振用コンデンサの初期電圧を
Ｖｏとすると、共振周期Ｔｒ、共振電流のピーク値Ｉｒ
ｐは数式１、２で表される。
換えについて説明する。今、ＬＣ共振回路８における共
振用コンデンサのキャパシタンスをＣｒ、共振用リアク
トルのインダクタンスをＬｒ、共振電流のピーク値をＩ
ｒｐ、共振周期をＴｒ、共振用コンデンサの初期電圧を
Ｖｏとすると、共振周期Ｔｒ、共振電流のピーク値Ｉｒ
ｐは数式１、２で表される。
【００２１】
【数１】Ｔｒ＝２π×（Ｌｒ×Ｃｒ）1/2
【００２２】
【数２】Ｉｒｐ＝Ｖｏ×（Ｃｒ／Ｌｒ）1/2 ここで、Ｔｒ＝４μｓ、Ｖｏ＝１００Ｖとすると、Ｉｒ
ｐ、Ｌｒ、Ｃｒは、図２に示す関係となり、Ｌｒ×Ｃｒ
を一定として、Ｃｒ／Ｌｒを変化させれば、共振周期Ｔ
ｒが一定で共振電流のピーク値Ｉｒｐを変化させること
ができる。
ｐ、Ｌｒ、Ｃｒは、図２に示す関係となり、Ｌｒ×Ｃｒ
を一定として、Ｃｒ／Ｌｒを変化させれば、共振周期Ｔ
ｒが一定で共振電流のピーク値Ｉｒｐを変化させること
ができる。
【００２３】また、この種の共振形電力変換装置では、
共振電流のピーク値は、共振電流が３相に均等に流れる
とすると、スイッチングする主スイッチング素子に流れ
る電流の３倍以上必要になる。そして、電流センサ１８
によって検出された出力電流の実効値をＩloadとし、Ｍ
を安全マージンのための係数とすると、必要な共振電流
のピーク値Ｉｒｐは数式３で表される。
共振電流のピーク値は、共振電流が３相に均等に流れる
とすると、スイッチングする主スイッチング素子に流れ
る電流の３倍以上必要になる。そして、電流センサ１８
によって検出された出力電流の実効値をＩloadとし、Ｍ
を安全マージンのための係数とすると、必要な共振電流
のピーク値Ｉｒｐは数式３で表される。
【００２４】
【数３】Ｉｒｐ＝Ｍ×Ｉload×２1/2 ×３ 従って、数式３によって得られた共振電流のピーク値Ｉ
ｒｐに基づき、ＬＣ共振回路８におけるスイッチング素
子８１ａ、８１ｂ、…８１ｎを選択的にオンオフさせる
ことによって、共振電流のピーク値を切り換えることが
できる。
ｒｐに基づき、ＬＣ共振回路８におけるスイッチング素
子８１ａ、８１ｂ、…８１ｎを選択的にオンオフさせる
ことによって、共振電流のピーク値を切り換えることが
できる。
【００２５】ここで、Ｉloadは、電力変換部２の出力電
流を示す情報であって、この情報としては、出力電流の
瞬時値ｉloadを用いることもできる。この場合、図３に
示すように電力変換部２から負荷５に至る各出力線に電
流センサ１９ａ〜１９ｃを設け、この電流センサ１９ａ
〜１９ｃによって検出された出力電流の瞬時値ｉloadか
ら数式４によって共振電流のピーク値Ｉｒｐを得る。
流を示す情報であって、この情報としては、出力電流の
瞬時値ｉloadを用いることもできる。この場合、図３に
示すように電力変換部２から負荷５に至る各出力線に電
流センサ１９ａ〜１９ｃを設け、この電流センサ１９ａ
〜１９ｃによって検出された出力電流の瞬時値ｉloadか
ら数式４によって共振電流のピーク値Ｉｒｐを得る。
【００２６】
【数４】Ｉｒｐ＝Ｍ×ｉload×３ また、電力変換部２の出力電流を示す情報としては、電
力変換部２の入力電流の平均値Ｉａを用いることもでき
る。この場合、電力変換部２の入出力の電力が保存する
とすれば、数式５が成立する。
力変換部２の入力電流の平均値Ｉａを用いることもでき
る。この場合、電力変換部２の入出力の電力が保存する
とすれば、数式５が成立する。
【００２７】
【数５】Ｖｓ×Ｉａ／３＝Ｉload×Ｖｓ／２／２1/2 ここで、Ｖｓは直流電圧源１の電圧であり、Ｖｓ／２は
出力電圧の振幅を示している。この数式５と数式３か
ら、共振電流のピーク値Ｉｒｐは数式６で得られる。
出力電圧の振幅を示している。この数式５と数式３か
ら、共振電流のピーク値Ｉｒｐは数式６で得られる。
【００２８】
【数６】Ｉｒｐ＝Ｍ×Ｉａ×４ なお、電力変換部２の入力電流は、図４に示すようにＬ
Ｃ共振回路８と電力変換部２の間の正母線に設けられた
電流センサ２０により、あるいは図５に示すように短絡
防止回路９とＬＣ共振回路８の間に設けられた電流セン
サ２１により、あるいは図６に示すように直流電圧源１
と短絡防止回路９の間に設けられた電流センサ２２によ
り検出することができる。
Ｃ共振回路８と電力変換部２の間の正母線に設けられた
電流センサ２０により、あるいは図５に示すように短絡
防止回路９とＬＣ共振回路８の間に設けられた電流セン
サ２１により、あるいは図６に示すように直流電圧源１
と短絡防止回路９の間に設けられた電流センサ２２によ
り検出することができる。
【００２９】そして、制御回路１６は、上記した電力変
換部２の出力電流を示す情報に基づいて共振電流のピー
ク値を切り換える制御を行う。図７にその場合の制御処
理を示す。まず、上記したいずれかの電流センサによっ
て検出された検出値を入力し（ステップ１０１）、その
検出値に基づいてその電流センサに対応する上記した数
式を用いて、必要とされる共振電流のピーク値Ｉｒｐを
求め（ステップ１０２）、ＬＣ共振回路８による共振電
流のピーク値が上記したＩｒｐになるように、ＬＣ共振
回路８におけるスイッチング素子８１ａ〜８１ｎを選択
的にオンオフさせる（ステップ１０３）。この制御処理
を繰り返し実行することにより、負荷５の高負荷時およ
び低負荷時における電力変換効率を良好にすることがで
きる。
換部２の出力電流を示す情報に基づいて共振電流のピー
ク値を切り換える制御を行う。図７にその場合の制御処
理を示す。まず、上記したいずれかの電流センサによっ
て検出された検出値を入力し（ステップ１０１）、その
検出値に基づいてその電流センサに対応する上記した数
式を用いて、必要とされる共振電流のピーク値Ｉｒｐを
求め（ステップ１０２）、ＬＣ共振回路８による共振電
流のピーク値が上記したＩｒｐになるように、ＬＣ共振
回路８におけるスイッチング素子８１ａ〜８１ｎを選択
的にオンオフさせる（ステップ１０３）。この制御処理
を繰り返し実行することにより、負荷５の高負荷時およ
び低負荷時における電力変換効率を良好にすることがで
きる。
【００３０】なお、ＬＣ共振回路８における共振用コン
デンサ６ａ、６ｂ、…６ｎと共振用リアクトル７ａ、７
ｂ、…７ｎは、直列回路毎にキャパシタンスとインダク
タンスが異なった値でかつ両者の積が一定になるものを
用いることができる。このようにすることによって、共
振周期Ｔｒを一定として共振電流のピーク値のみを切り
換えることができる。例えば、直列回路が４つで、それ
ぞれの直列回路による共振電流のピーク値Ｉｒｐを５０
Ａ、１００Ａ、１５０Ａ、２００Ａとし、ぞれぞれの直
列回路に接続されたスイッチング素子をＳ１、Ｓ２、Ｓ
３、Ｓ４とすると、必要とされる共振電流のピーク値Ｉ
ｒｐに対し、図８に示すようにスイッチング素子Ｓ１、
Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４をオンオフさせることによって、共振
電流のピーク値を所望の値に切り換えることができる。
デンサ６ａ、６ｂ、…６ｎと共振用リアクトル７ａ、７
ｂ、…７ｎは、直列回路毎にキャパシタンスとインダク
タンスが異なった値でかつ両者の積が一定になるものを
用いることができる。このようにすることによって、共
振周期Ｔｒを一定として共振電流のピーク値のみを切り
換えることができる。例えば、直列回路が４つで、それ
ぞれの直列回路による共振電流のピーク値Ｉｒｐを５０
Ａ、１００Ａ、１５０Ａ、２００Ａとし、ぞれぞれの直
列回路に接続されたスイッチング素子をＳ１、Ｓ２、Ｓ
３、Ｓ４とすると、必要とされる共振電流のピーク値Ｉ
ｒｐに対し、図８に示すようにスイッチング素子Ｓ１、
Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４をオンオフさせることによって、共振
電流のピーク値を所望の値に切り換えることができる。
【００３１】また、共振用コンデンサ６ａ、６ｂ、…６
ｎにおけるそれぞれのキャパシタンスの値および共振用
リアクトル７ａ、７ｂ、…７ｎにおけるそれぞれのイン
ダクタンスの値を同じにしてもよい。この場合、主スイ
ッチング素子に流れる共振電流は、それぞれの直列回路
による共振電流の合計になるので、それぞれの直列回路
による共振電流のピーク値Ｉｒｐを５０Ａとすると、図
９に示すようにスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ
４をオンオフさせることによって、共振電流のピーク値
を所望の値に切り換えることができる。
ｎにおけるそれぞれのキャパシタンスの値および共振用
リアクトル７ａ、７ｂ、…７ｎにおけるそれぞれのイン
ダクタンスの値を同じにしてもよい。この場合、主スイ
ッチング素子に流れる共振電流は、それぞれの直列回路
による共振電流の合計になるので、それぞれの直列回路
による共振電流のピーク値Ｉｒｐを５０Ａとすると、図
９に示すようにスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ
４をオンオフさせることによって、共振電流のピーク値
を所望の値に切り換えることができる。
【００３２】また、図１０に示すように、キャパシタン
スを可変にできる共振用コンデンサ６１とインダクタン
スを可変にできる共振用リアクトル７１を用いるように
してもよい。例えば、共振用コンデンサ６１としては、
後述する図１３の実施形態に示すように複数のコンデン
サをスイッチング素子によって選択的に接続することに
よってキャパシタンスを可変にしたり、共振用リアクト
ル７１においても同様に複数のリアクトルをスイッチン
グ素子によって選択的に接続することによってリアクタ
ンスを可変にすることができる。
スを可変にできる共振用コンデンサ６１とインダクタン
スを可変にできる共振用リアクトル７１を用いるように
してもよい。例えば、共振用コンデンサ６１としては、
後述する図１３の実施形態に示すように複数のコンデン
サをスイッチング素子によって選択的に接続することに
よってキャパシタンスを可変にしたり、共振用リアクト
ル７１においても同様に複数のリアクトルをスイッチン
グ素子によって選択的に接続することによってリアクタ
ンスを可変にすることができる。
【００３３】また、共振電流のピーク値Ｉｒｐは、数式
２からわかるように直流電圧源１の電圧によっても変え
ることができる。この場合の実施形態を図１１に示す。
直流電圧源１の電圧は、例えば複数の電源をスイッチン
グ手段によって選択的に直列接続することによって可変
にすることができる。なお、図示してないが、この実施
形態においても、図１、図３乃至図６に示すのと同様の
電流センサが設けられており、その電流センサによって
検出された検出値に基づき、制御回路１６によって上記
した直流電圧源１の電圧を可変にする制御が行われる。
２からわかるように直流電圧源１の電圧によっても変え
ることができる。この場合の実施形態を図１１に示す。
直流電圧源１の電圧は、例えば複数の電源をスイッチン
グ手段によって選択的に直列接続することによって可変
にすることができる。なお、図示してないが、この実施
形態においても、図１、図３乃至図６に示すのと同様の
電流センサが設けられており、その電流センサによって
検出された検出値に基づき、制御回路１６によって上記
した直流電圧源１の電圧を可変にする制御が行われる。
【００３４】ここで、直流電圧源１の電圧を可変にした
場合、電力変換部２に入力される電圧も変化してしまう
ため、その電圧変化に応じて電力変換部２の変調率を変
えるなどの補正を行う必要がある。あるいは、図１２に
示すようにＬＣ共振回路８にスイッチング素子８２を設
け、共振用コンデンサ６への充電時に、直流電圧源１の
電圧を変化させるとともにスイッチング素子８２をオン
にして共振用コンデンサ６の充電を行い、充電終了後、
スイッチング素子８２をオフにして直流電圧源１の電圧
を元に戻すようにすれば、電力変換部２に入力される電
圧を変化させないようにすることができる。
場合、電力変換部２に入力される電圧も変化してしまう
ため、その電圧変化に応じて電力変換部２の変調率を変
えるなどの補正を行う必要がある。あるいは、図１２に
示すようにＬＣ共振回路８にスイッチング素子８２を設
け、共振用コンデンサ６への充電時に、直流電圧源１の
電圧を変化させるとともにスイッチング素子８２をオン
にして共振用コンデンサ６の充電を行い、充電終了後、
スイッチング素子８２をオフにして直流電圧源１の電圧
を元に戻すようにすれば、電力変換部２に入力される電
圧を変化させないようにすることができる。
【００３５】また、図１、図３乃至図６に示す実施形態
においては、ＬＣ共振回路８における共振用コンデンサ
のキャパシタンスと共振用リアクトルのインダクタンス
の両方を変えるものを示したが、共振用コンデンサのキ
ャパシタンスのみを変えても共振電流のピーク値を変化
させることができる。この場合の実施形態を図１３に示
す。複数のコンデンサ６１ａ、６１ｂ、…６１ｎが並列
に接続され、それぞれのコンデンサにスイッチング素子
（図ではスイッチの記号で示しているが、図１、図３乃
至図６と同じく半導体のスイッチング素子で構成された
もの）８３ａ、８３ｂ、…８３ｎが接続されている。な
お、図示してないが、この実施形態においても、図１、
図３乃至図６に示すのと同様の電流センサが設けられて
おり、その電流センサによって検出された検出値に基づ
き、制御回路１６によってスイッチング素子８３ａ、８
３ｂ、…８３ｎをオンオフさせて共振電流のピーク値を
切り換える制御が行われる。
においては、ＬＣ共振回路８における共振用コンデンサ
のキャパシタンスと共振用リアクトルのインダクタンス
の両方を変えるものを示したが、共振用コンデンサのキ
ャパシタンスのみを変えても共振電流のピーク値を変化
させることができる。この場合の実施形態を図１３に示
す。複数のコンデンサ６１ａ、６１ｂ、…６１ｎが並列
に接続され、それぞれのコンデンサにスイッチング素子
（図ではスイッチの記号で示しているが、図１、図３乃
至図６と同じく半導体のスイッチング素子で構成された
もの）８３ａ、８３ｂ、…８３ｎが接続されている。な
お、図示してないが、この実施形態においても、図１、
図３乃至図６に示すのと同様の電流センサが設けられて
おり、その電流センサによって検出された検出値に基づ
き、制御回路１６によってスイッチング素子８３ａ、８
３ｂ、…８３ｎをオンオフさせて共振電流のピーク値を
切り換える制御が行われる。
【００３６】この実施形態のように、ＬＣ共振回路８に
おけるキャパシタンスのみを変えると、数式１からわか
るように、共振周期Ｔｒが変化する。この場合、共振電
流が負の電流になっているときに電力変換部２における
主スイッチング素子のスイッチングを行えば、スイッチ
ング損失を減少させることができる。すなわち、図１４
に示すように、ｎ＝０、１、２、…に対し、共振を開始
してから主スイッチング素子のスイッチングを行うまで
の時間Ｔｓｗと共振周期Ｔｒとの関係を数式７に示すよ
うにすれば、共振電流が負の電流になっているとき（正
弦波の共振波形がした半分にあるとき）に主スイッチン
グ素子のスイッチングを行うことができる。
おけるキャパシタンスのみを変えると、数式１からわか
るように、共振周期Ｔｒが変化する。この場合、共振電
流が負の電流になっているときに電力変換部２における
主スイッチング素子のスイッチングを行えば、スイッチ
ング損失を減少させることができる。すなわち、図１４
に示すように、ｎ＝０、１、２、…に対し、共振を開始
してから主スイッチング素子のスイッチングを行うまで
の時間Ｔｓｗと共振周期Ｔｒとの関係を数式７に示すよ
うにすれば、共振電流が負の電流になっているとき（正
弦波の共振波形がした半分にあるとき）に主スイッチン
グ素子のスイッチングを行うことができる。
【００３７】
【数７】 （２ｎ＋１）／２×Ｔｒ＜Ｔｓｗ＜（ｎ＋１）×Ｔｒ なお、共振周期Ｔｒは数式２に示すようにキャパシタン
スによって変化するため、数式７を満たすように、複数
のコンデンサ６１ａ、６１ｂ、…６１ｎが選択的に接続
される。
スによって変化するため、数式７を満たすように、複数
のコンデンサ６１ａ、６１ｂ、…６１ｎが選択的に接続
される。
【００３８】図１５に、この実施形態における制御回路
１６の制御処理を示す。なお、この図１５は、図７にお
けるステップ１０３の詳細な処理として示されており、
ＬＣ共振回路８におけるキャパシタンスＣｒをＣ
（０）、Ｃ（１）、Ｃ（２）の３段階に切り換え制御し
ている。なお、Ｃ（０）＜Ｃ（１）＜Ｃ（２）であり、
キャパシタンスの切り換えを行う閾値Ｉｔｈ（１）、Ｉ
ｔｈ（２）をＩｔｈ（１）＜Ｉｔｈ（２）に設定してい
る。
１６の制御処理を示す。なお、この図１５は、図７にお
けるステップ１０３の詳細な処理として示されており、
ＬＣ共振回路８におけるキャパシタンスＣｒをＣ
（０）、Ｃ（１）、Ｃ（２）の３段階に切り換え制御し
ている。なお、Ｃ（０）＜Ｃ（１）＜Ｃ（２）であり、
キャパシタンスの切り換えを行う閾値Ｉｔｈ（１）、Ｉ
ｔｈ（２）をＩｔｈ（１）＜Ｉｔｈ（２）に設定してい
る。
【００３９】ステップ２０１、２０２において、図７に
おけるステップ１０２で求められた共振電流のピーク値
Ｉｒｐを閾値Ｉｔｈ（１）、Ｉｔｈ（２）と比較する。
ＩｒｐがＩｔｈ（２）より大きいときで、ＣｒがＣ
（２）になっていないことを判定したとき（ステップ２
０３）には、ＣｒをＣ（２）にするようにＬＣ共振回路
８におけるスイッチング素子（ＳＷ）をオンオフさせる
（ステップ２０４）。
おけるステップ１０２で求められた共振電流のピーク値
Ｉｒｐを閾値Ｉｔｈ（１）、Ｉｔｈ（２）と比較する。
ＩｒｐがＩｔｈ（２）より大きいときで、ＣｒがＣ
（２）になっていないことを判定したとき（ステップ２
０３）には、ＣｒをＣ（２）にするようにＬＣ共振回路
８におけるスイッチング素子（ＳＷ）をオンオフさせる
（ステップ２０４）。
【００４０】また、ＩｒｐがＩｔｈ（１）より大きくＩ
ｔｈ（２）より小さいときで、ＣｒがＣ（１）になって
いないことを判定したとき（ステップ２０５）には、Ｃ
ｒをＣ（１）にするようにＬＣ共振回路８におけるスイ
ッチング素子をオンオフさせる（ステップ２０６）。ま
た、ＩｒｐがＩｔｈ（１）より小さいときで、ＣｒがＣ
（０）になっていないことを判定したとき（ステップ２
０７）には、ＣｒをＣ（０）にするようにＬＣ共振回路
８におけるスイッチング素子をオンオフさせる（ステッ
プ２０８）。
ｔｈ（２）より小さいときで、ＣｒがＣ（１）になって
いないことを判定したとき（ステップ２０５）には、Ｃ
ｒをＣ（１）にするようにＬＣ共振回路８におけるスイ
ッチング素子をオンオフさせる（ステップ２０６）。ま
た、ＩｒｐがＩｔｈ（１）より小さいときで、ＣｒがＣ
（０）になっていないことを判定したとき（ステップ２
０７）には、ＣｒをＣ（０）にするようにＬＣ共振回路
８におけるスイッチング素子をオンオフさせる（ステッ
プ２０８）。
【００４１】なお、上記した実施形態においては、共振
を開始してから主スイッチング素子のスイッチングを行
うまでの時間Ｔｓｗを一定とするものを示したが、ＬＣ
共振回路８におけるキャパシタンスＣｒの変化に応じて
時間Ｔｓｗを変化させるようにしてもよい。この場合、
図１６に示すように、共振電流が最初に負の電流になる
期間において主スイッチング素子のスイッチングを行う
ようにすれば、そのスイッチングを行うまでに発生す
る、共振電流による損失を低減することができる。
を開始してから主スイッチング素子のスイッチングを行
うまでの時間Ｔｓｗを一定とするものを示したが、ＬＣ
共振回路８におけるキャパシタンスＣｒの変化に応じて
時間Ｔｓｗを変化させるようにしてもよい。この場合、
図１６に示すように、共振電流が最初に負の電流になる
期間において主スイッチング素子のスイッチングを行う
ようにすれば、そのスイッチングを行うまでに発生す
る、共振電流による損失を低減することができる。
【００４２】また、図１３に示すＬＣ共振回路８の構成
は、種々に変形が可能である。例えば、図１７（ａ）に
示すように１つのコンデンサ６１ａにスイッチング素子
を接続せずに常に共振用リアクトル７に接続しておいて
もよい。また、図１７（ｂ）に示すようにコンデンサ６
１ａ、６１ｂ、…６１ｎを直列接続し、スイッチング素
子８３ａ、８３ｂ、…８３ｎをそれぞれのコンデンサに
並列接続するようにしてもよい。この場合も、図１７
（ｃ）に示すように１つのコンデンサ６１ａにスイッチ
ング素子を設けないようにしてもよい。また、図１７
（ｃ）に示すようにコンデンサ６１ａ、６１ｂ、６１
ｃ、６１ｄ、６１ｅをブリッジ状に接続し、スイッチン
グ素子８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄをコンデンサ６
１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄに並列接続するようにし
てもよい。この場合も、図１７（ｄ）に示すようにコン
デンサ６１ｃにスイッチング素子を設けないようにして
もよい。
は、種々に変形が可能である。例えば、図１７（ａ）に
示すように１つのコンデンサ６１ａにスイッチング素子
を接続せずに常に共振用リアクトル７に接続しておいて
もよい。また、図１７（ｂ）に示すようにコンデンサ６
１ａ、６１ｂ、…６１ｎを直列接続し、スイッチング素
子８３ａ、８３ｂ、…８３ｎをそれぞれのコンデンサに
並列接続するようにしてもよい。この場合も、図１７
（ｃ）に示すように１つのコンデンサ６１ａにスイッチ
ング素子を設けないようにしてもよい。また、図１７
（ｃ）に示すようにコンデンサ６１ａ、６１ｂ、６１
ｃ、６１ｄ、６１ｅをブリッジ状に接続し、スイッチン
グ素子８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、８３ｄをコンデンサ６
１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄに並列接続するようにし
てもよい。この場合も、図１７（ｄ）に示すようにコン
デンサ６１ｃにスイッチング素子を設けないようにして
もよい。
【００４３】なお、図１、図３乃至図６に示す実施形態
においても、共振用コンデンサと共振用リアクトルによ
る直列回路の全てにスイッチング素子を設けることな
く、いずれかの直列回路を常に正母線と負母線に接続し
ておくようにしてもよい。また、上記した種々の実施形
態におけるスイッチング素子としては、ＩＧＢＴに限ら
ず、その他の半導体素子を用いてもよい。
においても、共振用コンデンサと共振用リアクトルによ
る直列回路の全てにスイッチング素子を設けることな
く、いずれかの直列回路を常に正母線と負母線に接続し
ておくようにしてもよい。また、上記した種々の実施形
態におけるスイッチング素子としては、ＩＧＢＴに限ら
ず、その他の半導体素子を用いてもよい。
【００４４】さらに、本発明は、上記した１つのＬＣ共
振回路８による一括転流方式のものに限らず、各相毎に
ＬＣ共振回路を設けて転流を行う方式のものにも適用す
ることができる。
振回路８による一括転流方式のものに限らず、各相毎に
ＬＣ共振回路を設けて転流を行う方式のものにも適用す
ることができる。
【図１】本発明の一実施形態に係る共振形電力変換装置
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図２】ＬＣ共振回路におけるキャパシタンスとインダ
クタンスと共振電流のピーク値の関係を示す図である。
クタンスと共振電流のピーク値の関係を示す図である。
【図３】図１に示す共振形電力変換装置の変形例を示す
図である。
図である。
【図４】図１に示す共振形電力変換装置の他の変形例を
示す図である。
示す図である。
【図５】図１に示す共振形電力変換装置の他の変形例を
示す図である。
示す図である。
【図６】図１に示す共振形電力変換装置の他の変形例を
示す図である。
示す図である。
【図７】図１に示す制御回路１６による制御処理を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図８】共振電流のピーク値Ｉｒｐに対しスイッチング
素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４をオンオフさせるパターン
を示す図表である。
素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４をオンオフさせるパターン
を示す図表である。
【図９】共振電流のピーク値Ｉｒｐに対しスイッチング
素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４をオンオフさせる他のパタ
ーンを示す図表である。
素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４をオンオフさせる他のパタ
ーンを示す図表である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る共振形電力変換
装置の構成を示す図である。
装置の構成を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る共振形電力変換
装置の構成を示す図である。
装置の構成を示す図である。
【図１２】図１１に示す共振形電力変換装置の変形例を
示す図である。
示す図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る共振形電力変換
装置の構成を示す図である。
装置の構成を示す図である。
【図１４】共振周期Ｔｒを一定にした場合の、主スイッ
チング素子のスイッチングタイミングを説明するための
説明図である。
チング素子のスイッチングタイミングを説明するための
説明図である。
【図１５】図１３に示す制御回路１６による制御処理を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図１６】共振周期Ｔｒを可変にした場合の、主スイッ
チング素子のスイッチングタイミングを説明するための
説明図である。
チング素子のスイッチングタイミングを説明するための
説明図である。
【図１７】図１３に示すＬＣ共振回路８の変形例を示す
図である。
図である。
【図１８】本出願人が先に提案した共振形電力変換装置
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図１９】図１８に示す共振形電力変換装置の作動説明
に供する波形図である。
に供する波形図である。
１…直流電圧源、２…電力変換部、３ａ〜３ｆ…主スイ
ッチング素子、４ａ〜４ｆ…フライホイールダイオー
ド、５…負荷、６、６ａ〜６ｎ、６１、６１ａ〜６１ｎ
…共振用コンデンサ、７、７１…共振用リアクトル、８
…ＬＣ共振回路、９…リアクトル（短絡防止回路）、１
０…電圧クランプ回路、１１…電圧クランプ用リアクト
ル、１２…ダイオード、１３…制御部、１４…ゲート信
号発生回路、１５…電圧検出回路、１６…制御回路、１
７…ドライブ回路、１８〜２２…電流センサ、８１ａ〜
８１ｎ、８２、８３ａ〜８３ｎ…スイッチング素子。
ッチング素子、４ａ〜４ｆ…フライホイールダイオー
ド、５…負荷、６、６ａ〜６ｎ、６１、６１ａ〜６１ｎ
…共振用コンデンサ、７、７１…共振用リアクトル、８
…ＬＣ共振回路、９…リアクトル（短絡防止回路）、１
０…電圧クランプ回路、１１…電圧クランプ用リアクト
ル、１２…ダイオード、１３…制御部、１４…ゲート信
号発生回路、１５…電圧検出回路、１６…制御回路、１
７…ドライブ回路、１８〜２２…電流センサ、８１ａ〜
８１ｎ、８２、８３ａ〜８３ｎ…スイッチング素子。
Claims (13)
- 【請求項１】 電力変換部における上下アームを短絡し
てＬＣ共振回路により共振を発生させ、この共振時に前
記電力変換部の主スイッチング素子をスイッチングさせ
て転流を行うようにした共振形電力変換装置において、 前記電力変換部の出力電流を示す情報に基づいて共振電
流のピーク値を変化させる手段を設けたことを特徴とす
る共振形電力変換装置。 - 【請求項２】 前記出力電流を示す情報は、前記出力電
流の実効値であることを特徴とする請求項１に記載の共
振形電力変換装置。 - 【請求項３】 前記出力電流を示す情報は、前記出力電
流の瞬時値であることを特徴とする請求項１に記載の共
振形電力変換装置。 - 【請求項４】 前記出力電流を示す情報は、前記電力変
換部の入力電流の平均値であることを特徴とする請求項
１に記載の共振形電力変換装置。 - 【請求項５】 前記出力電流を示す情報は、前記電力変
換部に接続された負荷のトルクを示す情報であることを
特徴とする請求項１に記載の共振形電力変換装置。 - 【請求項６】 前記ピーク値を変化させる手段は、前記
ＬＣ共振回路におけるキャパシタンスとインダクタンス
の積を一定として両者の比率を変化させるものであるこ
とを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の
共振形電力変換装置。 - 【請求項７】 前記ＬＣ共振回路は、共振用コンデンサ
と共振用リアクトルが直列接続された直列回路を複数有
しており、前記ピーク値を変化させる手段は、前記複数
の直列回路を前記上下アームに対して選択的に並列接続
するものであることを特徴とする請求項１乃至５のいず
れか１つに記載の共振形電力変換装置。 - 【請求項８】 前記複数の直列回路にはスイッチング手
段がそれぞれ設けられており、前記ピーク値を変化させ
る手段は、前記複数の直列回路におけるスイッチング手
段を選択的にオンオフさせるものであることを特徴とす
る請求項７に記載の共振形電力変換装置。 - 【請求項９】 前記直列接続された共振用コンデンサの
キャパシタンスと共振用リアクトルのインダクタンス
は、直列回路毎に異なった値でかつ両者の積が一定にな
るものであることを特徴とする請求項７又は８に記載の
共振形電力変換装置。 - 【請求項１０】 前記直列接続された共振用コンデンサ
のキャパシタンスと共振用リアクトルのインダクタンス
は、全ての直列回路において同じ値のものであることを
特徴とする請求項７又は８に記載の共振形電力変換装
置。 - 【請求項１１】 前記ピーク値を変化させる手段は、前
記共振電流が負の電流となる期間において前記主スイッ
チング素子のスイッチングが行われるように、前記ＬＣ
共振回路におけるキャパシタンスを変化させるものであ
ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記
載の共振形電力変換装置。 - 【請求項１２】 前記ピーク値を変化させる手段は、前
記キャパシタンスの変化に合わせて前記主スイッチング
素子のスイッチングを行うタイミングを変化させるもの
であることを特徴とする請求項１１に記載の共振形電力
変換装置。 - 【請求項１３】 前記ＬＣ共振回路は、複数の共振用コ
ンデンサを有しており、前記ピーク値を変化させる手段
は、前記複数の共振用コンデンサを選択的に接続して前
記キャパシタンスを変化させるものであることを特徴と
する請求項１１又は１２に記載の共振形電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10276089A JP2000116145A (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 共振形電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10276089A JP2000116145A (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 共振形電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000116145A true JP2000116145A (ja) | 2000-04-21 |
Family
ID=17564658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10276089A Pending JP2000116145A (ja) | 1998-09-29 | 1998-09-29 | 共振形電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000116145A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004105208A1 (en) | 2003-05-23 | 2004-12-02 | Auckland Uniservices Limited | Methods and apparatus for control of inductively coupled power transfer systems |
| WO2004105226A1 (en) * | 2003-05-23 | 2004-12-02 | Auckland Uniservices Limited | Frequency controlled resonant converter |
-
1998
- 1998-09-29 JP JP10276089A patent/JP2000116145A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004105208A1 (en) | 2003-05-23 | 2004-12-02 | Auckland Uniservices Limited | Methods and apparatus for control of inductively coupled power transfer systems |
| WO2004105226A1 (en) * | 2003-05-23 | 2004-12-02 | Auckland Uniservices Limited | Frequency controlled resonant converter |
| EP1634355A1 (en) * | 2003-05-23 | 2006-03-15 | Auckland Uniservices Limited | Methods and apparatus for control of inductively coupled power transfer systems |
| EP1634355A4 (en) * | 2003-05-23 | 2010-03-03 | Auckland Uniservices Ltd | METHOD AND DEVICES FOR CONTROLLING INDUCTIVE COUPLED ENERGY TRANSFER SYSTEMS |
| US8050068B2 (en) | 2003-05-23 | 2011-11-01 | Auckland Uniservices Limited | Variable reactive element in a resonant converter circuit |
| US8093758B2 (en) | 2003-05-23 | 2012-01-10 | Auckland Uniservices Limited | Method and apparatus for control of inductively coupled power transfer systems |
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