(57)【要約】【課題】入力電流の共振を抑制できる電力変換装置を提供する。【解決手段】入力側に接続されたコンデンサと、スイッチング素子と、出力側に接続された平滑コンデンサと、スイッチング素子を制御する制御部とを備え、交流電源から入力される交流電圧を、制御部がスイッチング素子をオンオフ制御することにより直流電圧に変換する電力変換装置において、電力変換装置は、交流電源から入力される交流電圧値および交流電流値の少なくとも一方を取得するセンサ回路と、センサ回路から取得したセンサ値のデータを用いて交流電源の交流電流が共振しているか否かを検出する電流共振検出部とを備え、電流共振検出部が、交流電流が共振していると判定したとき、制御部は制御パラメータを変更して前記スイッチング素子を制御するものである。【選択図】図１
2014220954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側に接続されたコンデンサと、スイッチング素子と、出力側に接続された平滑コンデンサと、前記スイッチング素子を制御する制御部とを備え、交流電源から入力される交流電圧を、前記制御部が前記スイッチング素子をオンオフ制御することにより直流電圧に変換する電力変換装置において、
前記電力変換装置は、交流電源から入力される交流電圧値および交流電流値の少なくとも一方を取得するセンサ回路と、前記センサ回路から取得したセンサ値のデータを用いて前記交流電源の交流電流が共振しているか否かを検出する電流共振検出部とを備え、前記電流共振検出部の判定結果に基づいて前記制御部は制御パラメータを変更して前記スイッチング素子を制御することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記電流共振検出部が、前記交流電流が共振していると判定したとき、前記制御部は、前記センサ回路によるセンサ値取得開始から、この取得したセンサ値に基づいて前記スイッチング素子を制御するまでの時間を変更することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記電流共振検出部が、前記交流電流が共振していると判定したとき、前記制御部は、前記センサ回路によるセンサ値取得開始から、この取得したセンサ値に基づいて前記スイッチング素子を制御するまでの時間を短くすることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記電流共振検出部が、前記交流電流が共振していると判定したとき、前記制御部は制御周波数を上げることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御部は、交流電流の目標値Iac*と測定された交流電流値Iacとの偏差信号に所定の制御ゲインを加えることで前記スイッチング素子のデューティを算出するよう構成され、前記電流共振検出部が、前記交流電流が共振していると判定したとき、前記制御ゲインを下げることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記電流共振検出部が、前記交流電流が共振していると判定したとき、前記制御部は出力電力を抑制するよう前記スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記電流共振検出部が、前記交流電流が共振していると判定したとき、前記制御部は前記スイッチング素子の動作を停止することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記電流共振検出部は、前記交流電流の目標値Iac*と前記交流電流値Iacがクロスする間隔の時間を測定し、測定した時間から前記交流電流の共振周波数を求め、前記共振周波数が所定の周波数範囲内にあれば、交流電流が共振していると判定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記電流共振検出部は、前記交流電流の目標値Iac*と前記交流電流値Iacとの差が所定の閾値を上回ったとき、交流電流が共振していると判定することを特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記電流共振検出部は、前記センサ回路より取得した交流電流値をＦＦＴ変換し、所定の周波数帯域の電流スペクトル値が所定の閾値を超えたとき、交流電流が共振していると判定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力変換装置の共振抑制制御方法に係り、特に電力変換装置の入力部のコンデンサ成分と電力変換装置に入力される電源系ラインのインダクタンス成分による共振を抑制する共振抑制方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置としての、例えば交流直流電力変換装置（ＡＣＤＣコンバータ）は様々なパワーエレクトロ二クス製品に用いられている。ＡＣＤＣコンバータは交流電圧をスイッチングして直流電圧を発生させるが、その際のＡＣＤＣコンバータの交流電圧にはスイッチングノイズが入るため、ＡＣＤＣコンバータ以外の機器に悪影響を及ぼす。このため、ノイズ除去を目的としてＡＣＤＣコンバータの入力段にコンデンサを設置することが多い。
【０００３】
電力変換装置３と系統からの外部電源４との回路構成を図１７に示す。一般的に電力変換装置３はノイズ規格を満足させるために、ノイズ除去を目的としたノイズ除去用コンデンサ２が入力側に接続される。
【０００４】
ところで、系統からの外部電源４と電力変換装置３までの間に、実際には、図１８に示すように柱上トランス・低圧配電線・引込線・屋内電気配線等のインピーダンス成分がある。また、上記のインピーダンス成分は各家庭により定数は異なる。このインピーダンス成分は、通常インダクタンス成分となるため、等価回路としては図１９に示すようになる。
【０００５】
電力変換装置３を用いて、交流電圧から直流電圧に変換する場合、一般的な制御方法としては、例えば、電圧（または電流）指令値と三角波キャリアを比較してＰＷＭ変調をする方式がある。このとき、図１９に示す系統のインダクタンス成分５とノイズ除去用コンデンサ２によるＬＣ共振により、共振周波数付近に系統からの外乱や入力電流の高調波成分があるとその成分が増幅されてしまい、結果、電力変換装置３のシステム全体の制御系としての共振周波数付近のゲインが増幅されることになる。
【０００６】
この共振周波数が電力変換装置３の制御周波数やスイッチング周波数より十分低いと位相余裕があるため、共振を抑制することは容易である。また、共振周波数が電力変換装置のスイッチング周波数などと比べて十分高い場合、位相余裕はないが、ゲインが小さいため、入力電流の共振は発生しない。しかし、共振周波数付近のゲインが増加し、位相余裕がゼロになると、入力電流が共振してしまい抑制することが困難となる。
【０００７】
従来、このようなＬＣ共振を抑制する方法としては、特許文献１に開示される技術が知られている。これは、電力変換装置の制御部に、設定された電圧指令値と前記ＬＣフィルタのコンデンサ電圧Ｖcとの偏差信号をＫp1・Ｃ倍する第１の比例要素と、この比例要素の出力とコンデンサ電流Iｃとの偏差信号をＫp2・Ｌ倍する第２の比例要素、及びＬＣフィルタの伝達関数を打ち消すための擬似微分要素を有する帯域通過フィルタを設け、この帯域通過フィルタから得られる制御量と電圧指令値Ｖ*を加算して電圧指令値Ｖ２*を生成し、この生成された電圧指令値Ｖ２*をＬＣフィルタ部に印加するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−３９８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の共振抑制方法で取り扱っている問題は、スイッチング周波数とＬＣ共振周波数が近い場合の共振抑制についてのみしか考えられていない。電力変換装置の周波数応答特性において、上記で述べたようなＬＣ共振が発生すると、ＬＣ共振周波数付近のゲインが増加する。このとき、共振周波数付近の位相余裕がゼロになってしまった場合は、共振を抑制することができない。また、電力変換制御を行う場合、各センサ値を取得し、取得した値に基づいて演算した制御が実行されるまで、フィルタ、サンプリング遅延、演算処理等のタイムラグがある。このため、実際に共振抑制に必要な制御量Ｖｃとセンサ値から演算して求めた制御量Ｖｃ*は、フィルタ特性やサンプリング遅延等により周波数成分次第でＶｃ≠Ｖｃ*となるため、共振が抑制されない場合がある。上記のような問題を解決するには、通常、ＬＣ共振周波数に対して、十分高い周波数で駆動するＩＣやマイコンが必要であるが、これはコストが高くなってしまう。
【００１０】
本発明は上記のような問題を解消するために成されたものであって、システム全体の制御ループの位相が１８０°以上回る周波数において、ＬＣ共振が発生したときにでも入力電流の共振を抑制できる電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、入力側に接続されたコンデンサと、スイッチング素子と、出力側に接続された平滑コンデンサと、スイッチング素子を制御する制御部とを備え、交流電源から入力される交流電圧を、制御部がスイッチング素子をオンオフ制御することにより直流電圧に変換する電力変換装置において、電力変換装置は、交流電源から入力される交流電圧値および交流電流値の少なくとも一方を取得するセンサ回路と、センサ回路から取得したセンサ値のデータを用いて交流電源の交流電流が共振しているか否かを検出する電流共振検出部とを備え、電流共振検出部が、交流電流が共振していると判定したとき、制御部は制御パラメータを変更して前記スイッチング素子を制御するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、以上のとおり、本発明の電力変換装置は特別な回路を必要とせず、制御部の制御パラメータの調整を行うことで、入力電流の共振を抑制できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１による電力変換装置を含む交流電源から負荷までのシステム全体の概略構成を示すブロック回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１による電力変換装置を含む交流電源から負荷までのシステム全体の電流経路を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１による電力変換装置における、入力電流を力率１の電流目標値に制御するイメージを示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１による電力変換装置の動作原理を説明する線図である。
【図５】この発明の実施の形態１による電力変換装置の動作を説明するための制御ブロック図である。
【図６】一般的な電力変換装置により制御された理想の交流電流波形と、制御部のタイムラグによる実際の交流電流波形を示す図である。
【図７】一般的な電力変換装置の制御部のタイムラグによる図である。
【図８】一般的な電力変換装置のセンサ値取得開始から制御実行開始までの処理時間を説明する線図である。
【図９】一般的な電力変換装置のシステム全体の共振周波数が無い場合のボード線図である。
【図１０】一般的な電力変換装置のシステム全体の共振周波数がある場合のボード線図である。
【図１１】一般的な電力変換装置の入力電流が共振している場合の、入力電流波形と目標電流波形を示す線図である。
【図１２】この発明の実施の形態１による電力変換装置の電流共振検出部の動作を説明するための線図である。
【図１３】この発明の実施の形態１による電力変換装置の動作を説明するためのボード線図である。
【図１４】この発明の実施の形態１による電力変換装置の制御部の処理の時間推移を説明するための線図である。
【図１５】この発明の実施の形態１による電力変換装置の制御アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１６】この発明の実施の形態２による電力変換装置の動作を説明するためのボード線図である。
【図１７】この発明による電力変換装置が適用される入力側のシステムを含むブロック図である。
【図１８】この発明による電力変換装置が適用される入力側の系統を説明する図である。
【図１９】この発明による電力変換装置を適用するシステム全体を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１による電力変換装置について説明する。図１はこの発明の実施の形態１による電力変換装置を含む外部電源から負荷までのシステム全体の概略構成を示すブロック回路図である。図１に示すように、外部電源４より、交流入力電源としての交流電圧電源１（以下、単に交流電源１と称す）が系統のインダクタンス成分５を介して電力変換装置３に接続される。電力変換装置３の入力側にはノイズ除去用コンデンサ２が接続されており、さらに後段にはダイオードブリッジ６、限流回路としてのリアクトル７が順に接続される。リアクトル７の後段にはスイッチング素子１１と整流ダイオード９とが接続され、整流ダイオード９のカソード側には出力段の平滑コンデンサ８の正極が接続される。スイッチング素子１１の、リアクトル７側の一端とは反対側の他端は、平滑コンデンサ８の負極に接続される。
【００１５】
交流電源１からの入力電圧値を取得する交流電圧検出回路３１（ＳＶ１）が交流電源１と並列に接続されており、交流電源１からの入力電流値を取得する交流電流検出回路３２（ＳＩ１）が設けられている。また、平滑コンデンサ８と並列に平滑コンデンサ電圧検出回路３３（ＳＶ２）が設けられている。
【００１６】
制御部１２は制御線４０によりスイッチング素子１１をオン・オフ制御する。また、制御部１２は信号線４１ａ、４１ｂ、４１ｃによりそれぞれ交流電圧検出回路３１、交流電流検出回路３２、平滑コンデンサ電圧検出回路３３などのセンサ回路から、センサ値である電圧値または電流値をデータとして取得する。また、電力変換装置３は、交流電流が共振していることを検出する電流共振検出部１３を備える。電流共振検出部１３は信号線４２ａから制御部１２が上記のセンサ回路から取得した各センサ値の少なくとも一つのセンサ値のデータを入力し、入力したセンサ値のデータに基づいて制御電流が共振しているか否かを判定し、判定結果を信号線４２ｂにより制御部１２に知らせる。
【００１７】
ここでは、実施の形態１による電力変換装置の動作原理について説明する。図１の電力変換装置３は、スイッチング素子１１をＯＮ、ＯＦＦさせることにより、ＯＮ、ＯＦＦそれぞれで図２に示す電流経路を通る。図２に示す各電流経路における電圧の関係は式（１）で表すことができる。式中のdutyONはスイッチング素子のデューティ比（ＯＮの割合、０〜１）を表す。
【数１】
2014220954.tif 000003
ここで、Vacは交流電圧検出回路３１（ＳＶ１）において測定される入力電圧、Vdcは電力変換装置３の出力電圧、VLはリアクトル７にかかる電圧である。
【００１８】
ここでインダクタンスの関係式である式（２）より、入力電流が力率１の入力電流目標値に追従するための、リアクトル７にかかる電圧VL（誘導起電力に相当）を求めることができる。これより、VLをリアクトル７に印加するよう、スイッチング素子１１をスイッチング制御する際のデューティ比を操作して、入力電流を制御する。このイメージを図３に示す。
【数２】
2014220954.tif 000004
ここで、ｅ：誘導起電力、ｉ：電流、Ｌ：インダクタンス
【００１９】
また、電力変換装置３はスイッチング素子１１の前段にかかる電圧（=Vac−VL ）をVdcへ昇圧するチョッパ回路として動作する。スイッチングのオフデューティをdutyOFF（=1- dutyON）とすると、このときの昇圧比は以下の式（３）より求められる。
【数３】
2014220954.tif 000005
【００２０】
すなわち、式（３）からスイッチング素子１１をスイッチング動作させる際の、オフデューティを決定することにより、式（４）のようにオンデューティdutyONを演算することができる。このオンデューティdutyONで操作することで、入力電流を制御する。
【数４】
2014220954.tif 000006
【００２１】
図３に、入力電流を力率１の電流目標値に制御するイメージを示す。また、動作原理を説明する線図を図４に示す。図４（ａ）は入力電圧Vac、入力電流目標値Iac*、および出力電圧Vdc、図４（ｂ）はスイッチング素子１１のオン・オフ状態、図４（ｃ）はリアクトル７に印加される電圧VL、図４（ｄ）は入力電流Iacを示す。リアクトル７には、スイッチング素子１１を動作させスイッチング素子１１がオンのときには入力電圧Vacが印加され、オフのときには（入力電圧Vac−出力電圧Vdc）が印加される。リアクトル７に電圧が印加されると式（２）にしたがって入力電流Iacが流れる。入力電流Iacは、図４（ｄ）に示すように、スイッチング素子１１のスイッチングオン時に増加し、オフ時に減少する。
【００２２】
次に、実施の形態１の電力変換装置３の制御演算ブロック図を図５に示す。すなわち、制御部１２は、交流電流の目標値Iac*と測定された交流電流値Iacとの偏差信号に所定の制御ゲインを加え（図５のＰＩ）、リアクトル７に印加する電圧VLの目標値を求める。その後、式（３）、式（４）によりスイッチング素子のデューティを算出するよう構成されている。図５の制御演算ブロックによると、交流電源１の交流電流Iacを所望の電流波形に制御することが可能となる。ここで、電力変換装置３のノイズ除去用コンデンサ２と系統のインダクタンス成分５により、交流電流が共振するメカニズムについて説明する。まず、図５の制御ブロック図より、交流電流が交流電圧に追従するよう（力率１の電流目標値への追従）に制御される。しかし、図６に示すように、実際には、センサ値を取得してから、制御を実行するまでには演算処理、フィルタ回路等による遅延が発生する。このため、図７に示すように、実際には交流電源１の交流電圧に対して、制御する交流電流は少し遅れて追従することになる。
【００２３】
理想的に制御された交流電流波形をＦＦＴすると、交流電源１の周波数のほか制御周波数、スイッチング周波数および、制御周波数、スイッチング周波数の高調波成分の逓倍波の周波数成分が存在する。しかし実際には、交流電流波形は交流電圧波形から少し遅れる（または、少しずれる）ため、上記の周波数成分のほかに、交流電源の高調波成分が発生する。この高調波成分がＬＣ共振により増幅されると発振状態となり制御できなくなる恐れがある。
【００２４】
一般的に、図８に示すように、制御部１２は電流を制御するまでに、各センサ値を取得し、取得したＡＤ値を用いて演算処理を行う。このため、制御実行を開始した時点での電力変換装置３の各電流・電圧値とＡＤサンプリングしたセンサ値との間はＴｓの遅れが生じる。このため、電力変換装置３の周波数特性は図９のようにある周波数帯域からゲインが落ちてくる。
【００２５】
次に、系統のインダクタンス成分５とのＬＣ共振が起こると、電力変換装置３のボード線図は図１０のように、共振周波数付近のゲインが増加する。このとき、ゲインが増加してしまった周波数帯域において位相余裕がないと交流電流が共振してしまい、最悪の場合、交流電流が過電流により、電力変換装置３が故障してしまう恐れがある。交流電流が共振している電流波形のイメージを図１１に示す。以上が、交流電流が共振するメカニズムである。
【００２６】
次に、電力変換装置３の電流共振検出部１３の共振検出方法について説明する。電流共振検出部１３は、電力変換装置３が動作中の交流電流のセンサ値Iacと制御部１２の目標値Iac*との差を求め、ゼロクロスを検出する。ゼロクロス検出から次にゼロクロス検出するまでの時間Ｔを計測し、式（５）により交流電流の共振周波数を求める。
【数５】
2014220954.tif 000007
式（５）により求めた電流波形の共振周波数が所定の範囲内（f1TH＜f＜f2TH）であると、電流共振検出手段は次のステップに移行する。
【００２７】
次のステップでは、式（６）により交流電流のセンサ値Iacと目標値Iac*との差のピーク値ΔIacを計算する。
【数６】
2014220954.tif 000008
計算した結果、ΔIacの値が所定の閾値ITHより大きい場合、電流共振検出部１３は交流電流が共振したと判定する。以上の、交流電流のセンサ値Iacと制御部１２の目標値Iac*との差のゼロクロス、およびピーク値のイメージを図１２に示す。
【００２８】
なお、上記の説明では、交流電流検出回路３２のセンサ値Iacを用いて共振を判定する例を説明したが、交流電圧検出回路３１のセンサ値、すなわち交流電圧値を用いても、同様に共振を判定することができる。共振が発生すると、電流だけではなく、電力変換装置３の入力、すなわちノイズ除去用コンデンサの両端の電圧も共振波形が重畳された波形となる。そこで、例えば、共振が発生していない場合の理想的な交流電圧波形と交流電圧検出回路３１のセンサ値の差から、上記の電流の場合と同じように、ゼロクロスおよびピーク値を求めることで共振を判定することができる。
【００２９】
次に、電流共振検出部１３が、交流電流が共振したと判定したときの制御部１２の制御方法について説明する。上記で説明したように、センサ値を取得してから、実際に制御が開始するまでに遅延があるため、交流電流の高調波成分が発生し、電力変換装置３の周波数特性は、ある帯域からゲインが落ちてくる。センサ値取得開始から、取得したセンサ値に基づく制御を実行するまでの時間を短くすると、高調波成分のレベルは下がるため、ＬＣ共振による共振ピークのレベルも下がる。また、周波数特性に関してもより高周波帯域まで追従するため、電力変換装置３の周波数特性は高周波側に移動する。このため、ＬＣ共振により位相余裕がゼロになることで交流電流共振が起こっていた帯域でも、位相余裕を持つようになり、交流電流の共振が発生しなくなる。この様子を図１３に示す。図１３の細実線がセンサ値を取得開始してから取得したセンサ値に基づく制御を実行するまでの時間を短くする前のボード線図、太実線がセンサ値を取得開始してから制御を実行するまでの時間を短くした後のボード線図である。
【００３０】
また、センサ値を取得開始してから制御を実行するまでの時間を変更する前（Ｔｓ）と、変更して短くした後（Ｔｓ’）の制御部の処理の時間推移を図１４に示す。図１４に示すように、変更する前に、センサ値のサンプリングおよび取得したセンサ値に基づいて制御するための演算処理以外の処理を、別のタイミングに移すなどにより、センサ値を取得開始してから取得したセンサ値に基づく制御を実行するまでの時間を短くすることができる。
【００３１】
図１５は共振抑制の制御アルゴリズムを示すフローチャートである。まず、ステップＳ１０で電流共振検出部１３は、電力変換装置３が動作中の交流電流のセンサ値Iacと制御部１２の目標値Iac*との差Iac- Iac*を求め、ゼロクロスを検出する。次に、ステップＳ２０において、ゼロクロス検出から次にゼロクロス検出するまでの時間Ｔを計測し、交流電流の共振周波数を求め、ステップＳ３０において、共振周波数が所定の範囲内にあるか否かを判定する。ステップＳ３０で共振周波数が所定の範囲内にあると判定された場合においては、ステップＳ４０に移行する。一方、ステップＳ３０において共振周波数が所定の範囲外であると判定された場合においては共振判定を終了する。ステップＳ４０では、交流電流のセンサ値Iacと目標値Iac*との差Iac- Iac*のピーク値ΔIacを計算する。次にステップＳ５０において、ΔIacが所定の閾値Ithより大きいか否かを判定する。ステップＳ５０において、ΔIacが所定の閾値Ithより大きいと判定した場合は、電流共振検出部１３はステップＳ６０において、交流電流が共振していると判定する。電流共振検出部１３が、交流電流が共振していると判定した場合は、ステップＳ７０において、制御部１２は各センサ値の読み取りタイミングを変更する。
【００３２】
なお、上記実施の形態では、共振が発生したときにセンサの読み取りタイミングを変更し、センサ読み取りから制御実行までの時間を短縮することを特徴としているが、これに限るものではなく、例えば、制御周波数そのものを上げる事でセンサ読み取りから制御実行までの時間を短縮してもよい。
【００３３】
実施の形態２
以下、本発明の実施の形態２に係る電力変換装置について説明する。実施の形態１では、共振抑制方法として、センサの読み取りタイミングを変更することを行った。しかし、マイコンの処理能力には限界があるため、周波数特性の高周波側への移動には限界がある。このため、センサの読み取りタイミングの変更を行っても、共振周波数付近でのゲインの増加により、電力変換装置３のゲインが０ｄＢを越え、位相が−１８０°以下であると交流電流は共振してしまうことがある。
【００３４】
そこで、このような場合、電流共振検出部１３が、交流電流が共振していると判定すると、制御部１２は図５のＰＩ項である制御ゲインを下げる。これにより、図１６に示すように電力変換装置３の周波数特性のゲインが下がり、ＬＣ共振によるゲインの増加分が減少し、位相が−１８０°以下で位相余裕がなくても交流電流が共振することを防ぐ。
【００３５】
なお、上記の説明では、共振が発生したときに制御ゲインを下げることで共振を抑制したが、これに限るものではなく、例えば、共振発生時に電力変換装置の出力電力を抑制することで、入力電流を小さくしゲインそのものを抑制してもよい。
【００３６】
交流電流が共振していると判定すると、まず、実施の形態１のようにセンサの読み取りタイミングの変更を行い、マイコンやＩＣの能力の限界までセンサの読み取りタイミングの変更を行っても共振が続く場合は、本実施の形態２のように、制御ゲインを下げる、あるいは電力変換装置の出力電力を抑制するようにしてもよい。
【００３７】
この実施の形態２では、マイコンやＩＣの能力が高くなくても、交流電流の共振を抑制できるという効果が得られる。
【００３８】
以上、実施の形態１および実施の形態２で説明したように、本発明は、電流共振検出部１３が、交流電流が共振していると判定した場合、制御部１２が、センサ値取得開始から制御実行開始までの時間、制御周波数、ゲインなどの制御パラメータを変更して交流電流の共振を抑制するものである。
【００３９】
実施の形態３
以下、本発明の実施の形態３に係る電力変換装置について説明する。実施の形態３は制御部１２の電流共振検出部１３が、交流電流が共振していると判定したときは、フェールセーフ機能として電力変換装置３の動作そのものを停止する。特に、実施の形態１および実施の形態２の共振抑制策を講じても共振が続くような場合に電力変換装置３の動作そのものを停止することが有効となる。
【００４０】
なお、上記各実施の形態では、電流共振検出部１３の電流共振判定方法は、センサ値と目標値の差に基づいて交流電流の共振が発生しているか否かを判定しているが、これに限るものではない。例えば、交流電流検出回路３２や交流電圧検出回路３１のセンサ値のデータを取り込んでＦＦＴ変換し、所定の周波数帯域のスペクトルが所定の閾値を越えたとき、共振が発生すると判定してもよい。
【００４１】
なお、上記各実施の形態の電力変換装置は入力段にダイオードブリッジを用いた構成としているが、これに限るものではなく、例えば、セミブリッジ構成でも良い。
【００４２】
なお、上記各実施の形態の電力変換装置は昇圧回路について説明しているが、これに限るものではなく、例えば、降圧回路でも良い。
【符号の説明】
【００４３】
１  交流電源、  ２  ノイズ除去用コンデンサ、  ３  電力変換装置、
４  外部電源、  ５  系統のインダクタンス成分、  ６  ダイオードブリッジ、７  リアクトル、  ８  平滑コンデンサ、  ９  整流ダイオード、  １０  負荷、  １１  スイッチング素子、  １２  制御部、  １３  電流共振検出部、  ３１  交流電圧検出回路、  ３２  交流電流検出回路、３３  平滑コンデンサ電圧検出回路、  ４０  制御線、  ４１a〜４１ｃ  信号線、  ４２ａ〜４２ｂ  信号線
【図１】
2014220954.tif 000009
【図２】
2014220954.tif 000010
【図３】
2014220954.tif 000011
【図４】
2014220954.tif 000012
【図５】
2014220954.tif 000013
【図６】
2014220954.tif 000014
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年7月17日(2014.7.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側に接続されたコンデンサと、スイッチング素子と、出力側に接続された平滑コンデンサと、前記スイッチング素子を制御する制御部とを備え、交流電源から入力される交流電圧を、前記制御部が前記スイッチング素子をオンオフ制御することにより直流電圧に変換する電力変換装置において、
前記電力変換装置は、交流電源から入力される交流電圧値および交流電流値の少なくとも一方を取得するセンサ回路と、前記センサ回路から取得したセンサ値のデータを用いて前記交流電源の交流電流が共振しているか否かを検出する電流共振検出部とを備え、前記電流共振検出部が、前記交流電流が共振していると判定したとき、前記制御部は、前記センサ回路によるセンサ値取得開始から、この取得したセンサ値に基づいて前記スイッチング素子を制御するまでの時間を、前記センサ値のサンプリングおよび取得した前記センサ値に基づいて制御するための演算処理以外の処理を前記センサ値取得開始から前記スイッチング素子を制御するまでのタイミング以外のタイミングに移すことにより、短くして前記スイッチング素子を制御することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記電流共振検出部は、前記交流電流の目標値Iac*と前記交流電流値Iacがクロスする
間隔の時間を測定し、測定した時間から前記交流電流の共振周波数を求め、前記共振周波数が所定の周波数範囲内にあれば、交流電流が共振していると判定することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記電流共振検出部は、前記交流電流の目標値Iac*と前記交流電流値Iacとの差が所定
の閾値を上回ったとき、交流電流が共振していると判定することを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記電流共振検出部は、前記センサ回路より取得した交流電流値をＦＦＴ変換し、所定の周波数帯域の電流スペクトル値が所定の閾値を超えたとき、交流電流が共振していると判定することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
電力変換装置としての、例えば交流直流電力変換装置（ＡＣＤＣコンバータ）は様々なパワーエレクトロニクス製品に用いられている。ＡＣＤＣコンバータは交流電圧をスイッチングして直流電圧を発生させるが、その際のＡＣＤＣコンバータの交流電圧にはスイッチングノイズが入るため、ＡＣＤＣコンバータ以外の機器に悪影響を及ぼす。このため、ノイズ除去を目的としてＡＣＤＣコンバータの入力段にコンデンサを設置することが多い。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明は、入力側に接続されたコンデンサと、スイッチング素子と、出力側に接続された平滑コンデンサと、スイッチング素子を制御する制御部とを備え、交流電源から入力される交流電圧を、制御部がスイッチング素子をオンオフ制御することにより直流電圧に変換する電力変換装置において、電力変換装置は、交流電源から入力される交流電圧値および交流電流値の少なくとも一方を取得するセンサ回路と、センサ回路から取得したセンサ値のデータを用いて交流電源の交流電流が共振しているか否かを検出する電流共振検出部とを備え、電流共振検出部が、交流電流が共振していると判定したとき、制御部は、前記センサ回路によるセンサ値取得開始から、この取得したセンサ値に基づいてスイッチング素子を制御するまでの時間を、センサ値のサンプリングおよび取得したセンサ値に基づいて制御するための演算処理以外の処理をセンサ値取得開始からスイッチング素子を制御するまでのタイミング以外のタイミングに移すことにより、短くしてスイッチング素子を制御するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明によれば、以上のとおり、本発明の電力変換装置は特別な回路を必要とせず、制御部の制御処理の変更を行うことで、入力電流の共振を抑制できるという効果を奏する。