(57)【要約】【課題】出力電圧の変動として生じるデッドタイムの影響を軽減するためにスイッチング素子をスイッチングさせるキャリア周波数を変更することが好適であるタイミングの算出を容易にした電圧変換装置を提供する。【解決手段】電圧変換装置は、上側及び下側スイッチング回路を直列接続させている中間点に接続されるリアクトルＬ１を介して下側スイッチング回路に供給される直流電圧を、上側及び下側スイッチング回路をキャリア周波数に基づいて制御装置１０が駆動することにより、両回路の両端から所望の出力電圧ＶＨとして出力する。検出装置１３は、リアクトルＬ１に流れるリアクトル電流ＩＬの測定値が入力されて、その入力値を同入力値に対応する比較値と比較した結果に基づいてリアクトル電流ＩＬの向きが切り替わることを検出し、制御装置１０は検出装置１３がリアクトル電流ＩＬの向きが切り替わることを検出したことに基づいてキャリア周波数を変更する。【選択図】図１
2010268581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側スイッチング回路と下側スイッチング回路を直列接続させている中間点に接続されるリアクトルを介して前記下側スイッチング回路に供給される直流電圧を、前記上側及び下側スイッチング回路をキャリア周波数に基づいて制御手段が駆動することにより、前記直列接続された上側及び下側スイッチング回路の両端から所望の出力電圧として出力する電圧変換装置であって、
前記制御手段に接続されるとともに、前記リアクトルに流れる電流、又は前記中間点の電圧もしくは前記出力電圧のうちのいずれか一つの測定値が入力されて、その入力された値を同値に対応する比較値と比較して、その比較結果に基づいて前記リアクトルに流れる電流の向きが切り替わることを検出する検出手段を備え、
前記制御手段は前記検出手段が前記リアクトルに流れる電流の向きが切り替わることを検出したことに応じて前記キャリア周波数を変更する電圧変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電圧の電圧値を所望の値に変換する電圧変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド自動車や電気自動車などにおいて、モータを駆動するインバータの電力源として直流電源からの直流電圧を昇圧する電圧変換装置が知られている。このような電圧変換装置には、直列に接続された上側及び下側のスイッチング素子及びそれらスイッチング素子に並列に接続されるダイオード等により構成された電圧変換器が設けられている。そして電圧変換器の入力としての下側のスイッチング素子の両端には直流電源が上側のスイッチング素子との接続点にリアクトルを介して接続され、同出力としての直列接続された２つのスイッチング素子の両端にはコンデンサとインバータとが並列に接続される。
【０００３】
この電圧変換装置による電圧変換は、上側及び下側のスイッチング素子を交互に通電状態である「オン」と非通電状態である「オフ」とに変化させるスイッチングにより行なわれるが、同スイッチングには、上側及び下側のスイッチング素子を同時に「オン」させないためにいずれも「オフ」の期間であるデッドタイムが設けられている。ところがこのデッドタイムは、直流電源から電圧変換器へ流れるリアクトル電流が同リアクトル電流のリプル電流よりも小さい範囲では、電圧変換器の出力する出力電圧を急激に変動させる要因となっている。
【０００４】
そこで、電圧変換器の出力電圧の急激な変動を軽減させる電圧変換装置の一つとして、例えば特許文献１に記載の装置が提案されている。特許文献１に記載の電圧変換装置では、測定されたリアクトル電流と、直流電源から同装置までの回路の抵抗、コンデンサの静電容量、リアクトルのインダクタンスなどの回路定数、及び入力側と出力側のそれぞれの電圧などに基づいて算出されるリプル電流とを比較する。そして、そのリアクトル電流とリプル電流との比較結果に応じて、スイッチング素子をオン／オフするキャリア周波数を変更するようにしている。これにより、リアクトル電流の絶対値がリプル電流の絶対値よりも小さいとき、キャリア周波数を通常適用されるキャリア周波数よりも低くして所定時間に生じるデッドタイムの回数を減少させ、同デッドタイムの影響による電圧変換器の出力電圧の急激な変動を軽減させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１１２９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、この電圧変換装置のリプル電流の算出には上述したとおり多くの値が用いられることからそれら個々の値に多少なりとも含まれる誤差の演算結果に与える影響も軽視できないとともに、上記回路定数は、現実にはそれらの測定が容易でない場合もある問題や経時的な変化を生ずるおそれなどもある。そのため、このように複数の定数値や測定値などに基づいて算出されるリプル電流は、その演算が複雑であるわりには算出された値の正確性の高さが必ずしも保証されているわけではない。そのため、キャリア周波数を好適なタイミングで低下させることが望まれるこのような装置に、適切な同タイミングを上述のように演算されたリプル電流とリアクトル電流との比較により算出することは容易ではない。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、出力電圧の変動として生じるデッドタイムの影響を軽減するためにスイッチング素子をスイッチングさせるキャリア周波数を変更することが好適であるタイミングの算出を容易にした電圧変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、上側スイッチング回路と下側スイッチング回路を直列接続させている中間点に接続されるリアクトルを介して前記下側スイッチング回路に供給される直流電圧を、前記上側及び下側スイッチング回路をキャリア周波数に基づいて制御手段が駆動することにより、前記直列接続された上側及び下側スイッチング回路の両端から所望の出力電圧として出力する電圧変換装置であって、前記制御手段に接続されるとともに、前記リアクトルに流れる電流、又は前記中間点の電圧もしくは前記出力電圧のうちのいずれか一つの測定値が入力されて、その入力された値を同値に対応する比較値と比較して、その比較結果に基づいて前記リアクトルに流れる電流の向きが切り替わることを検出する検出手段を備え、前記制御手段は前記検出手段が前記リアクトルに流れる電流の向きが切り替わることを検出したことに応じて前記キャリア周波数を変更することを要旨とする。
【０００９】
このような構成によれば、電流センサや電圧センサにより容易に検出することができるリアクトルの電流、又は中間点の電圧もしくは出力電圧に基づいてリアクトルの電流の向きが切り替わることが検出され、同検出に基づいてスイッチング回路を駆動させるキャリア周波数を変更することができるようになる。このことにより、例えば、キャリア周波数を低い周波数に変更するような場合、所定の期間における周波数の減少に伴い各周期毎に設けられる上側及び下側のスイッチング回路をいずれも駆動させないデッドタイムの回数も減少されるようになる。デッドタイムは、リアクトルに流れる電流の向きが切り替わる遷移時に出力電圧に大きな変動を生じさせるが、そのようなデッドタイムの発生回数を減少させることで、遷移時の出力電圧の変化を軽減させることができるようになる。これにより、リアクトルに流れる電流の遷移時であれ、電圧変換装置から出力される出力電圧の変動が抑制されて、好適な出力電圧が同装置から得られるようになる。
【００１０】
また、リアクトルに流れる電流の遷移をリアクトルに流れる電流を比較値と比較して求めるようにしたことで、同電流が遷移状態であるか否かを求めることが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る電圧変換装置の具体化された一実施形態にかかる概略構成を示す構成図。
【図２】同実施形態におけるリアクトル電流の変化の態様の一例を示すグラフ。
【図３】同実施形態におけるデッドタイムとリアクトル電流のタイミング的な関係示すタイミングチャートであって、（ａ）は同電流の向きの変化する遷移状態が始まるタイミングを示す図、（ｂ）は同電流の遷移状態が終わるタイミングを示す図。
【図４】同実施形態においてキャリア周波数を変更する動作を説明するフローチャート。
【図５】同実施形態におけるキャリア周波数について、（ａ）はキャリア周波数が通常の場合を示すグラフ、（ｂ）はキャリア周波数が低い場合を示すグラフ。
【図６】同実施形態における出力電圧の変化の態様の一例を示すグラフ。
【図７】同実施形態における中間点電圧の変化の態様の一例を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る電圧変換装置を具体化した一実施形態についてその構成を図面に従って説明する。図１は、本実施形態の電圧変換装置の構成を示す図である。
図１に示すように、電圧変換装置は、制御装置１０と、駆動装置１１と、電圧変換器１２と、検出装置１３と、直流電源Ｅ０と、電流センサ１５と、各電圧センサ１６，１７とを備える。
【００１３】
制御装置１０には、駆動装置１１が接続されており、制御装置１０は同駆動装置１１に接続される電圧変換器１２を同駆動装置１１からの駆動信号により駆動制御する。また、直流電源Ｅ０は、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池から成り、この直流電源Ｅ０から供給された直流電圧が電圧変換器１２へ供給される。
【００１４】
電圧変換器１２は、入力側に接続された直流電源Ｅ０から供給された直流電圧を昇圧して出力側の正極母線Ｐと負極母線Ｎとの間に接続されたコンデンサＣ１へ供給する。電圧変換器１２は、直列接続されたスイッチング素子としての上側及び下側トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２と、それら上側及び下側トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２にそれぞれ並列に設けられたダイオードＤ１，Ｄ２と、上側及び下側トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の中間点に接続されたリアクトルＬ１とを有し構成されている。ダイオードＤ１，Ｄ２はそれぞれ、上側及び下側トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のコレクタ電極Ｃ−エミッタ電極Ｅ間において、エミッタ電極Ｅ側からコレクタ電極Ｃ側へ電流を流すように並列接続されている。これにより、上側トランジスタＴｒ１とダイオードＤ１とが上側スイッチング回路としての上アームを、下側トランジスタＴｒ２とダイオードＤ２とが下側スイッチング回路としての下アームを構成するようになっている。そして、上側トランジスタＴｒ１のコレクタ電極Ｃは電圧変換器１２の正極母線Ｐに接続され、下側トランジスタＴｒ２のエミッタ電極Ｅはアース線（負極母線Ｎ）に接続される。なお、本実施形態では、上側及び下側トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２は、それぞれ半導体パワー素子としてのＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ）からなり、それぞれスイッチング素子として動作する。
【００１５】
また、リアクトルＬ１の一方端は、直流電源Ｅ０の正極線に接続され、他方端は前記中間点、すなわち上側トランジスタＴｒ１のエミッタ電極Ｅと下側トランジスタＴｒ２のコレクタ電極Ｃとの間に接続される。すなわち直流電源Ｅ０の直流電圧がリアクトルＬ１を介して電圧変換器１２の中間点に供給される。
【００１６】
コンデンサＣ１は、電圧変換器１２から正極母線Ｐ−負極母線Ｎ間に出力された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をモータなどを駆動させるインバータ（図示略）へ供給する。
【００１７】
リアクトルＬ１には電流センサ１５が配置されている。電流センサ１５は、制御装置１０と検出装置１３とに接続されており、電圧変換器１２のリアクトルＬ１に流れるリアクトル電流ＩＬを検出し、その検出したリアクトル電流ＩＬを制御装置１０と検出装置１３とへ出力する。なお、本実施形態では、電流センサ１５はリアクトル電流ＩＬの平均値を検出する。
【００１８】
中間点には電圧センサ１６が配置されている。電圧センサ１６は、制御装置１０と検出装置１３とに接続されており、下側トランジスタＴｒ２の両端の電圧、すなわち、電圧変換器１２の中間点電圧ＶＣＥを検出し、その検出した中間点電圧ＶＣＥを制御装置１０及び検出装置１３へ出力する。
【００１９】
コンデンサＣ１には電圧センサ１７が配置されている。電圧センサ１７は、制御装置１０と検出装置１３とに接続されており、コンデンサＣ１の両端の電圧、すなわち、電圧変
換器１２の出力電圧ＶＨを検出し、その検出した出力電圧ＶＨを制御装置１０及び検出装置１３へ出力する。
【００２０】
次に、電圧変換器１２の動作について詳細に説明する。
電圧変換器１２は、制御装置１０からの指示に基づいて動作する駆動装置１１から下側トランジスタＴｒ２を駆動させる下側スイッチング信号を受けると、同下側スイッチング信号によって下側トランジスタＴｒ２が通電状態である「オン」された期間に応じて直流電圧を昇圧してコンデンサＣ１に供給する。このとき、リアクトルＬ１にはリアクトル電流ＩＬとして、例えば図２の時間ｔ１よりも左側に示される、「０Ａ」より大きいプラスの電流が流れる。
【００２１】
また、電圧変換器１２は、制御装置１０の指令に基づく駆動装置１１から上側トランジスタＴｒ１を駆動させる上側スイッチング信号を受けると、同上側スイッチング信号によって上側トランジスタＴｒ１が通電状態である「オン」された期間に応じてコンデンサＣ１を介してインバータから供給された直流電圧を降圧して直流電源Ｅ０を充電する。このとき、リアクトルＬ１にはリアクトル電流ＩＬとして、例えば図２の時間ｔ３よりも右側に示される、「０Ａ」より小さいマイナスの電流が流れる。
【００２２】
なお、電圧の昇圧の動作が降圧の動作に切り替わる場合、リアクトル電流ＩＬは「０Ａ」を通る。このとき、リアクトル電流ＩＬは、そこに含まれるリプル電流Ｉｒの大きさだけ電流が変動していることから、図２に示すように、時間ｔ１から時間ｔ３の間において、そのリプル電流Ｉｒの大きさの範囲で「０Ａ」を挟むように振れながら、プラスの電流からマイナスの電流へ遷移する。逆に、電圧の降圧の動作が昇圧の動作に切り替わる場合にも、リアクトル電流ＩＬは「０Ａ」を通る。このときには、説明の便宜上、図２を用いて説明すると、時間ｔ３から時間ｔ１の間において、そのリプル電流Ｉｒの大きさの範囲で「０Ａ」を挟むように振れながら、マイナスの電流からプラスの電流へ遷移する。
【００２３】
次に、電圧の昇圧動作が降圧動作に切り替わる場合について、図３を参照して詳細に説明する。図３は上側及び下側のスイッチング信号とリアクトル電流ＩＬの関係について、（ａ）は図２の時間ｔ１近傍を拡大して示すグラフであり、（ｂ）は図３の時間ｔ３近傍を拡大して示すグラフである。
【００２４】
図３（ａ）に示されるように、電圧変換器１２が直流電圧を出力電圧ＶＨに昇圧するとき、制御装置１０は、駆動装置１１を介して電圧変換器１２に上側及び下側スイッチング信号（上アーム信号及び下アーム信号）を出力する。この場合、電圧変換器１２の上側及び下側トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２は、それぞれ、上もしくは下アーム信号をそのゲート電極Ｇに受ける。そうすると、時間ｔ１〜時間ｔ１１の間は、上側及び下側アーム信号の両方がスイッチング素子を駆動させない「ＯＦＦ」の状態となり、その間がデッドタイムと呼ばれる期間となる。リアクトル電流ＩＬが正であるとき、直流電流は、直流電源Ｅ０、リアクトルＬ１、および電圧変換器１２の上アーム（ダイオードＤ１）を介して正極母線Ｐに流れる。上側及び下側トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２は、デッドタイムＤＴｕの期間、「オフ」されるが、直流電流がダイオードＤ１を介して正極母線Ｐに流れるため、デッドタイムＤＴｕの期間、上アームは通電状態となる。
【００２５】
また、図示しないが、デッドタイムにおいてリアクトル電流ＩＬが負であるとき、直流電流は、直流電源Ｅ０の負極、負極母線Ｎ、電圧変換器１２の下アーム（ダイオードＤ２）、リアクトルＬ１および直流電源Ｅ０の正極の方向へ流れる。上側及び下側トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２はデッドタイム（ＤＴｕ，ＤＴｄ）の期間「オフ」されるが、直流電流がダイオードＤ２を介して流れるためデッドタイムの期間、下アームは通電状態となる。
【００２６】
さらに、デッドタイムにおいてリアクトル電流ＩＬが「０」であるとき、上側及び下側トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の「オン」／「オフ」に拘わらず、リアクトル電流ＩＬは流れない。
【００２７】
ところで、リアクトル電流ＩＬには、リプル電流Ｉｒが重畳されているため、「０Ａ」付近のリアクトル電流ＩＬの時間変化は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すようになる。すなわち、図３（ａ）に示すように、リアクトル電流ＩＬは、時間ｔ１〜時間ｔ１２の間、及び時間ｔ１４〜時間ｔ１５の間は正であり、時間ｔ１３〜時間ｔ１４の間は「０Ａ」となる。また、図３（ｂ）に示すように、リアクトル電流ＩＬは、時間ｔ３１〜ｔ３２の間、及び時間ｔ３３〜時間ｔ３の間は負であり、時間ｔ３２〜時間ｔ３３の間は「０Ａ」となる。
【００２８】
リプル電流Ｉｒのリアクトル電流ＩＬへの影響は、リアクトル電流ＩＬが「０Ａ」に近づいたときに顕著になる。例えば、時間ｔ１３〜時間ｔ１４の間は、リアクトル電流ＩＬがプラスからマイナスの電流になるタイミングであるが、上アーム信号が「ＯＦＦ」して上側トランジスタＴｒ１を駆動させないためリアクトル電流ＩＬが「０Ａ」になる。このときリアクトルＬ１にはエネルギーが蓄積されていないため、下アームも通電状態にはならない。また、例えば、時間ｔ３２〜時間ｔ３３の間は、リアクトル電流ＩＬがマイナスからプラスの電流になるタイミングであるが、下アーム信号が「ＯＦＦ」して下側トランジスタＴｒ２を駆動させないためリアクトル電流ＩＬが「０Ａ」になる。このときもリアクトルＬ１にはエネルギーが蓄積されていないため、上アームも通電状態にはならない。これらのことから、リアクトル電流ＩＬが「０Ａ」を通る場合と、通らない場合とでは、デッドタイムＤＴｕ，ＤＴｄのために、上アームまたは下アームの実質的な通電時間が異なることとなる。そのため、リアクトル電流ＩＬが「０Ａ」を通る場合には、デッドタイムＤＴｕ、ＤＴｄの期間の影響により出力電圧ＶＨが大きく変動する。その結果、例えば図６に示されるように、電圧変換器１２の出力電圧ＶＨは、時間ｔ１や時間ｔ３の間、電圧指令Ｖｃｏｍを中心として大きく変動するようになり、電圧変換器１２の出力電圧ＶＨが電圧指令Ｖｃｏｍに好適に保持されないこととなる。
【００２９】
このように、リアクトル電流ＩＬが「０」に近づくと、トランジスタのデッドタイムおよびリプル電流の影響により、直流電源からの直流電圧を昇圧した出力電圧が電圧指令を中心として急激に上下するという問題が生じる。
【００３０】
次に、電圧変換装置の制御について説明する。
制御装置１０は、外部に設けられたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）から入力された各種の指令値や、リアクトル電流ＩＬや、中間点電圧ＶＣＥおよび出力電圧ＶＨに基づいて、予め定められた所定のキャリア周波数に基づく上アーム信号及び下アーム信号を生成する。そして、その生成した上アーム信号及び下アーム信号をそれぞれ対応する上側トランジスタＴｒ１、及び下側トランジスタＴｒ２の各ゲート電極Ｇへ出力する。
【００３１】
下アーム信号は、電圧変換器１２がコンデンサＣ１からの直流電圧を出力電圧ＶＨに変換する場合に電圧変換器１２を駆動するための信号である。制御装置１０は、電圧変換器１２が直流電圧を出力電圧ＶＨに変換する場合に、出力電圧ＶＨをフィードバック制御し、出力電圧ＶＨが指令された電圧指令Ｖｃｏｍになるように電圧変換器１２を駆動するための下アーム信号を生成する。
【００３２】
上アーム信号は、正極母線Ｐと負極母線Ｎとの間の直流電圧、すなわち出力に供給されたインバータからの直流電圧を降圧するために電圧変換器１２を駆動するための信号である。制御装置１０は、電圧変換器１２が直流電圧を中間点電圧ＶＣＥに変換する場合に、
中間点電圧ＶＣＥをフィードバック制御し、中間点電圧ＶＣＥが所定の電圧になるように電圧変換器１２を駆動するための上アーム信号を生成する。これにより、交流モータなどの発電した交流電圧をインバータが変換した直流電圧が、降圧されて直流電源Ｅ０に供給される。
【００３３】
また、制御装置１０は、電圧変換器１２の出力する上アーム信号及び下アーム信号の生成に用いるキャリア周波数の周期の調整を行なう。本実施形態では、通常のキャリア周波数と、その通常のキャリア周波数よりも低いキャリア周波数との２つのキャリア周波数が予め設定されており、その２つのキャリア周波数からスイッチング周波数の生成に用いるキャリア周波数を一つ選択するようになっている。
【００３４】
次に、本実施形態にて行なわれるキャリア周波数の変更の動作について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、キャリア周波数の変更動作について説明するフローチャートであり、図５は上アーム信号及び下アーム信号の動作について、（ａ）は通常のキャリア周波数の場合を示すグラフであり、（ｂ）は低いキャリア周波数の場合を示すグラフである。
【００３５】
図４に示すように、制御装置１０はリアクトル電流ＩＬの電流値が電流方向の切り替わりの領域に入っているか否かを検出装置１３からの入力される信号により判断する（図４のステップＳ１）。すなわち、検出装置１３は、リアクトル電流ＩＬの電流値が電流方向の切り替わりの領域にあるかどうか、すなわち電流の向きが切り替わる遷移状態にあるかどうかをリアクトル電流ＩＬから検出する。例えば、検出装置１３は、リアクトル電流ＩＬが正の電流の場合、同リアクトル電流ＩＬから予め定められたリプル電流の標準値の半分の値を差し引いた値が「０Ａ」以下になるか否かを判定して、「０Ａ」以下となる場合には遷移状態であると判断する。また、リアクトル電流ＩＬが負の場合、同リアクトル電流ＩＬに前記リプル電流の標準値の半分の値を加算した値が「０Ａ」以上になるか否かを判定して、「０Ａ」以上となる場合には遷移状態であると判断する。そして、制御装置１０は、検出装置１３が遷移状態であると判断したとき、リアクトル電流ＩＬは遷移状態にある、すなわち電流値が電流方向の切り替わりの領域に入っていると判断する。なお、リプル電流の標準値は、予めの演算や実験、もしくは経験により求められる値である。
【００３６】
リアクトル電流ＩＬの電流値が電流方向の切り替わりの領域に入っている（遷移状態にある）と判断された場合、制御装置１０は、キャリア周波数を低い周波数にする（図４のステップＳ２）。なお、キャリア周波数が既に低い周波数にされていた場合は、その状態を維持する。
【００３７】
一方、電流値が電流方向の切り替わりの領域に入っていない（遷移状態にない）と判断された場合、制御装置１０は、キャリア周波数を通常の周波数にする（図４のステップＳ３）。なお、既にキャリア周波数が通常の周波数にされていた場合は、その状態を維持する。
【００３８】
ところで、キャリア周波数が通常の場合、図５（ａ）に示されるように、上及び下アーム信号を生成するためのスイッチング周期は一周期が期間Ｔ１となり、各期間Ｔ１の間にそれぞれ上アーム信号と下アーム信号とがそれぞれオン期間ＴＵ１，ＴＤ１（それぞれ時間Ｔ１Ｕ，Ｔ１Ｄ）にて「ＯＮ」される。そしていずれの上アーム信号と下アーム信号とも「ＯＦＦ」とされるデッドタイムＤＴが、所定の期間に例えば６回生じている。一方、キャリア周波数が低い場合、図５（ｂ）に示されるように、スイッチング周期は一周期が先の期間Ｔ１よりも長い期間Ｔ２となり、各期間Ｔ２の間にそれぞれ上アーム信号と下アーム信号のオン期間ＴＵ１，ＴＤ１が先の各時間Ｔ１Ｕ，Ｔ１Ｄよりも長い各時間Ｔ２Ｕ，Ｔ２Ｄとして設定される。そしていずれの上アーム信号と下アーム信号とも「ＯＦＦ」
とされるデッドタイムＤＴが先と同じ長さの所定の期間に例えば４回生じている。すなわち、キャリア周波数を低くすることによりデッドタイムＤＴの生ずる回数が減少され、同デッドタイムＤＴの影響により生じる出力電圧ＶＨの変動を軽減することができるようになる。なお、本実施形態では、キャリア周波数が通常の場合であれ、低い場合であれデッドタイムＤＴの期間の長さは同じになるようにオン期間ＴＵ１，ＴＤ１の各時間Ｔ１Ｕ，Ｔ１Ｄ，Ｔ２Ｕ，Ｔ２Ｄを調整している。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態の電圧変換装置によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
（１）電流センサ１５により容易に検出することができるリアクトル電流ＩＬに基づいてリアクトル電流ＩＬの向きが切り替わることが検出装置１３により検出され、同検出に基づいて制御装置１０が上側トランジスタＴｒ１及び下側トランジスタＴｒ２を駆動させるキャリア周波数を変更するようにした。このことにより、例えば、キャリア周波数を低い周波数に変更するような場合、所定の期間における周波数の減少に伴い各周期毎に設けられる上アーム及び下アームをいずれも駆動させないデッドタイムＤＴの回数も減少されるようになる。デッドタイムＤＴは、リアクトル電流ＩＬの向きが切り替わる遷移時に出力電圧ＶＨに大きな変動を生じさせるが、そのようなデッドタイムＤＴの発生回数を減少させることで、遷移時の出力電圧ＶＨの変化を軽減させることができるようになる。これにより、リアクトルに流れる電流の遷移時であれ、電圧変換装置から出力される出力電圧ＶＨの変動が抑制されて、好適な出力電圧ＶＨが同装置から得られるようになる。
【００４０】
（２）リアクトル電流ＩＬの遷移状態をリアクトル電流ＩＬを比較値と比較して求めるようにしたことで、リアクトル電流ＩＬが遷移状態であるか否かを求めることが容易になる。
【００４１】
なお、上記実施形態は、例えば以下のような態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、電流センサ１５は、リアクトル電流ＩＬの平均値を検出する場合について例示したが、これに限らず、電流センサは、リアクトル電流の下限値や上限値を検出するようにしてもよい。これによればリアクトル電流が遷移状態にあるか否かの判断の自由度が高められる。
【００４２】
・上記実施形態では、検出装置１３がリアクトル電流ＩＬ（平均値）が遷移状態にあるかどうかを同リアクトル電流ＩＬから検出する場合について例示した。しかしこれに限らず、検出装置はリアクトル電流が遷移状態にあるか否かを、リアクトル電流の下限値から判断してもよい。この場合であれば、リアクトル電流が正の場合には、同リアクトル電流が「０Ａ」以下となる場合に遷移状態にあることが判断でき、リアクトル電流が負の場合には、同リアクトル電流にリプル電流の標準値を加算した値が「０Ａ」以上となる場合に遷移状態にあることが判断されるようになる。
【００４３】
・また、リアクトル電流の変化の傾きを考慮すれば、リアクトル電流が「０Ａ」に到達する時点を予め予測することも可能となり、同時点の事前もしくは同時点に合わせてリアクトル電流が遷移状態にあることを判断するようにしてもよい。このようにすれば、出力電圧の変動をより好適に軽減することも可能となる。
【００４４】
・さらに、リアクトル電流が「０Ａ」になったことを検出した場合にリアクトル電流が遷移状態になったと判断するようにしてもよい。このようにすれば、リアクトル電流が遷移状態になったことを極めて容易に判断することができる。
【００４５】
・上記実施形態では、検出装置１３がリアクトル電流ＩＬの遷移状態をリアクトル電流ＩＬから検出する場合について例示した。しかしこれに限らず、検出装置は、出力電圧Ｖ
Ｈからリアクトル電流ＩＬの遷移状態を検出するようにしてもよい。すなわち、図６に示すように、出力電圧ＶＨの変動はリアクトル電流が遷移状態になる時間ｔ１や時間ｔ３において大きくなることから、その変動が予め設定された所定の比較値よりも大きくなる時点を検出することでリアクトル電流の遷移状態を検出するようにしてもよい。この際、所定の比較値は、予めの演算や実験により求めるようにすればよい。
【００４６】
・さらに、検出装置は、中間点電圧ＶＣＥからリアクトル電流ＩＬの遷移状態を検出するようにしてもよい。中間点電圧ＶＣＥの電圧が高くなる期間は、リアクトル電流が正のときには下アーム信号が「ＯＦＦ」のときであり、リアクトル電流が負のときには、下アーム信号が「ＯＦＦ」の期間から同期間の前後のデッドタイムの期間を除いた期間であり、すなわち、リアクトル電流が負のときは正のときよりもその期間が短くなる。そして、リアクトル電流が正からから負に遷移する際、中間点電圧ＶＣＥの電圧が高い期間は、徐々にその長さが短くされることとなり、例えば図７に示すように、後側のデッドタイムの期間における電位が低下するようになり、電位の高い期間が短縮されるようになる。そのことから、中間点電圧ＶＣＥの高い期間が、下アーム信号が「ＯＦＦ」の期間の長さなどに基づく所定の比較値と比較したとき短い場合にリアクトル電流が遷移状態であると検出するようにしてもよい。この際、所定の比較値は、予めの演算や実験により求めるようにしてもよい。
【００４７】
・上記実施形態では、電圧変換器１２にリアクトルＬ１が含まれる場合について例示したが、これに限らず、リアクトルは電圧変換器の外部に設けられていてもよい。これによりリアクトルや電圧変換器の構成自由度が高められる。
【００４８】
・上記実施形態では、制御装置１０と検出装置１３とは別々に設けられる場合について例示したが、これに限らず、制御装置と検出装置とは一体として設けられていてもよい。例えば、検出装置が制御装置の一部として組み込まれるようになっていてもよい。これにより、検出装置や制御装置の構成の自由度が高められる。
【００４９】
・上記実施形態では、制御装置１０と駆動装置１１とが別々に設けられる場合について例示したが、これに限らず、制御装置と駆動装置とが一体的に設けられていてもよい。これにより、制御装置や駆動装置の構成の自由度も高められる。
【００５０】
・上記実施形態では、上側及び下側トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２がＩＧＢＴである場合について例示したが、これに限らず、トランジスタはスイッチング素子として用いることができるのであれば、ＦＥＴなどその他の半導体パワー素子であってもよい。これにより電圧変換器の設計の自由度が高められるようになる。
【００５１】
・上記実施形態では、制御装置１０には予め通常のキャリア周波数と、それより低いキャリア周波数とが設定されている場合について例示したが、これに限らず、制御装置１０は、適切なキャリア周波数を算出するようにしてもよい。これによれば、キャリア周波数の設定自由度が高められ、電圧変換装置としての制御性能の向上が図られるようになる。
【００５２】
・上記実施形態では、本実施形態では、スイッチング周期の一周期が期間Ｔ１のときも期間Ｔ２のときもデッドタイムＤＴの期間は同じ長さになる場合について例示したが、これに限らず、デッドタイムＤＴの期間は、スイッチング周期の周期が異なる場合には異なってもよい。これによれば、キャリア周波数を変更する場合のスイッチング動作の設計自由度が高められる。
【符号の説明】
【００５３】
１０…制御手段としての制御装置、１１…駆動装置、１２…電圧変換器、１３…検出手
段としての検出装置、１５…電流センサ、１６…電圧センサ、１７…電圧センサ、Ｃ…コレクタ電極、Ｅ…エミッタ電極、Ｇ…ゲート電極、Ｎ…負極母線、Ｐ…正極母線、Ｃ１…コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２…ダイオード、Ｅ０…直流電源、Ｌ１…リアクトル、Ｔｒ１…上側トランジスタ、Ｔｒ２…下側トランジスタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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