(57)【要約】【課題】電力変換装置内の平滑コンデンサのリプル電圧成分の振幅値を許容範囲内に収めつつ、電力変換装置からの出力電流にリプルが重畳されることを抑制する電力変換装置の制御装置および制御方法を得る。【解決手段】電力変換装置の制御装置および制御方法は、平滑コンデンサのコンデンサ電圧を取得し、取得したコンデンサ電圧が電圧許容範囲内に収まるように、出力電力指令値またはコンデンサ電圧指令値を調整するよう構成されている。【選択図】図１
2018207627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平滑コンデンサと、
入力側が入力電源に接続され、出力側が前記平滑コンデンサに接続される第１の電力変換回路と、
入力側が前記平滑コンデンサに接続され、出力側が負荷に接続される第２の電力変換回路と、
を備えた電力変換装置を制御する制御装置であって、
前記電力変換装置の前記負荷への出力電力を制御するための出力電力指令値に前記出力電力がなり、かつ前記平滑コンデンサのコンデンサ電圧を制御するためのコンデンサ電圧指令値に前記コンデンサ電圧がなるように、前記第１の電力変換回路および前記第２の電力変換回路を制御する電力変換制御部と、
前記コンデンサ電圧を取得し、取得した前記コンデンサ電圧が電圧許容範囲内に収まるように、前記出力電力指令値または前記コンデンサ電圧指令値を調整する指令値調整部と、
を備えた電力変換装置の制御装置。
【請求項２】
前記指令値調整部は、
取得した前記コンデンサ電圧の振幅値を演算し、演算した前記振幅値であるコンデンサ電圧振幅値と、前記コンデンサ電圧指令値を基準とした前記電圧許容範囲の上限値および下限値を規定する許容振幅値とを比較し、比較結果に基づいて、前記出力電力指令値を調整する
請求項１に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項３】
前記指令値調整部は、
前記比較結果として、前記コンデンサ電圧振幅値が前記許容振幅値よりも大きい場合、前記出力電力指令値を下げる調整を行う
請求項２に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項４】
前記指令値調整部は、
前記出力電力指令値を下げる調整を行った後、前記比較結果として、前記コンデンサ電圧振幅値が前記許容振幅値以下となった場合、前記出力電力指令値を上げる調整を行う
請求項３に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項５】
前記指令値調整部は、
前記調整後の前記出力電力指令値が設定値以下となった場合、前記電力変換装置の駆動を停止する、または警告を行う
請求項２から４のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項６】
前記指令値調整部は、
取得した前記コンデンサ電圧の振幅値として、一定の原指令値を基準とした正側振幅値および負側振幅値を演算し、演算した前記正側振幅値および前記負側振幅値と、前記原指令値を基準とした正側の前記電圧許容範囲の上限値を規定する正側許容振幅値と、前記原指令値を基準とした負側の前記電圧許容範囲の下限値を規定する負側許容振幅値とを比較し、比較結果に基づいて、前記原指令値に対して加算する調整値を調整することで前記コンデンサ電圧指令値を調整する
請求項１に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項７】
前記指令値調整部は、
前記比較結果として、前記正側振幅値が、前記正側許容振幅値よりも大きく、かつ前記負側振幅値が前記負側許容振幅値以下である場合、前記コンデンサ電圧指令値を下げる調整を行う
請求項６に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項８】
前記指令値調整部は、
前記比較結果として、前記正側振幅値が、前記正側許容振幅値以下であり、かつ前記負側振幅値が前記負側許容振幅値よりも大きい場合、前記コンデンサ電圧指令値を上げる調整を行う
請求項６または７に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項９】
前記指令値調整部は、
前記コンデンサ電圧指令値を調整した後、前記比較結果として、前記正側振幅値が、前記正側許容振幅値以下となり、かつ前記負側振幅値が前記負側許容振幅値以下となった場合、前記コンデンサ電圧指令値を調整する前の元の値に戻す
請求項６から８のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項１０】
前記電力変換制御部は、
前記出力電力指令値および前記コンデンサ電圧指令値を用いて、前記第１の電力変換回路および前記第２の電力変換回路を制御する制御モードとして、前記第２の電力変換回路から前記負荷へ出力される出力電流を制御するための出力電流指令値に前記出力電流がなるように制御する出力電流制御モードを有する
請求項１から９のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項１１】
前記電力変換制御部は、
前記出力電力指令値および前記コンデンサ電圧指令値を用いて、前記第１の電力変換回路および前記第２の電力変換回路を制御する制御モードとして、前記入力電源から前記第１の電力変換回路へ入力される入力電流を制御するための入力電流指令値に前記入力電流がなるように制御する入力電流制御モードを有する
請求項１から１０のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項１２】
前記電力変換制御部は、
前記出力電力指令値および前記コンデンサ電圧指令値を用いて、前記第１の電力変換回路および前記第２の電力変換回路を制御する制御モードとして、前記第２の電力変換回路から前記負荷へ出力される出力電圧を制御するための出力電圧指令値に前記出力電圧がなるように制御する出力電圧制御モードを有する
請求項１から１１のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項１３】
前記第１の電力変換回路および前記第２の電力変換回路の組み合わせは、以下の（Ａ）〜（Ｄ）のいずれかの組み合わせである
（Ａ）第１の電力変換回路がＡＣ−ＤＣ変換回路であり、第２の電力変換回路がＤＣ−ＤＣ変換回路である
（Ｂ）第１の電力変換回路がＡＣ−ＤＣ変換回路であり、第２の電力変換回路がインバータ回路である
（Ｃ）第１の電力変換回路がＤＣ−ＤＣ変換回路であり、第２の電力変換回路がＤＣ−ＤＣ変換回路である
（Ｄ）第１の電力変換回路がＤＣ−ＤＣ変換回路であり、第２の電力変換回路がインバータ回路である
請求項１から１２のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項１４】
平滑コンデンサと、
入力側が入力電源に接続され、出力側が前記平滑コンデンサに接続される第１の電力変換回路と、
入力側が前記平滑コンデンサに接続され、出力側が負荷に接続される第２の電力変換回路と、
を備えた電力変換装置を制御する制御方法であって、
前記電力変換装置の前記負荷への出力電力を制御するための出力電力指令値に前記出力電力がなり、かつ前記平滑コンデンサのコンデンサ電圧を制御するためのコンデンサ電圧指令値に前記コンデンサ電圧がなるように、前記第１の電力変換回路および前記第２の電力変換回路を制御するステップと、
前記コンデンサ電圧を取得し、取得した前記コンデンサ電圧が電圧許容範囲内に収まるように、前記出力電力指令値または前記コンデンサ電圧指令値を調整するステップと、
を備えた電力変換装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の電力変換回路の出力側と第２の電力変換回路の入力側との間に平滑コンデンサが設けられる電力変換装置を制御する制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来において、交流電源の力率改善制御を行うともに交流電源からの電力を変換するように構成された電力変換装置が知られている。このような電力変換装置は、前段のＡＣ−ＤＣ変換回路と、後段のＤＣ−ＤＣ変換回路と、ＡＣ−ＤＣ変換回路とＤＣ−ＤＣ変換回路とのリンク部に接続された平滑コンデンサとを備えて構成されている。この平滑コンデンサは、電力変換装置からの出力電力の平滑化のために設けられている。
【０００３】
ＤＣ−ＤＣ変換回路が所望の電圧を安定して出力できるようにするため、平滑コンデンサのリプル電圧成分の振幅値が許容範囲内に収まるように、平滑コンデンサの静電容量が決められる。
【０００４】
例えば、平滑コンデンサのリプル電圧成分の振幅値が大きくなった結果、ＤＣ−ＤＣ変換回路の入力端の電圧変動が激しくなると、ＤＣ−ＤＣ変換回路の制御が不安定になり、所望の電圧が得られなくなる等の問題が発生する。したがって、仕様上の範囲内でＤＣ−ＤＣ変換回路が安定的に電圧を出力できるように、平滑コンデンサのリプル電圧成分の振幅値を許容範囲内に収める必要がある。また、平滑コンデンサとして主に使用される電解コンデンサには許容リプル電流が定められている。よって、この許容値内に収まるよう、リプル電圧成分の振幅値を制限する必要がある。
【０００５】
その一方で、平滑用として使用されるコンデンサには、温度特性、個体差、寿命等による静電容量低下が発生するため、想定しうる限りの静電容量が減少した状態でのリプル電圧成分の振幅値が許容範囲内に収まる必要がある。しかし、実際の使用下において、平滑コンデンサの静電容量が温度特性、個体差、寿命による静電容量低下を考慮した最小の値になることは殆ど無い。このため、平滑コンデンサの静電容量を余分に搭載することとなり、電力変換装置のコストおよびサイズの増大につながる。
【０００６】
このような電力変換装置では、平滑コンデンサのリプル電圧成分の振幅値を減らして、平滑コンデンサの余分な静電容量を減少させる工夫をするのが望ましい。具体例として、平滑コンデンサの電圧制御を系統周期よりも短い制御周期で行うことで、平滑コンデンサのリプル電圧成分の振幅値を減らし、平滑コンデンサの静電容量を削減する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
特許文献１に記載の従来技術では、ＡＣ−ＤＣ変換回路とＤＣ−ＤＣ変換回路と平滑コンデンサを備えた電力変換装置において、以下のように平滑コンデンサの電圧制御が行われる。すなわち、ＡＣ−ＤＣ変換回路へ入力される入力電流またはＤＣ−ＤＣ変換回路から出力される出力電流と、平滑コンデンサのコンデンサ電圧と、コンデンサ電圧指令値とに基づいて、ＤＣ−ＤＣ変換回路のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ信号のｄｕｔｙ比を変化させることによって、平滑コンデンサの電圧制御が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１５−１３９３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、特許文献１に記載された従来技術では、平滑コンデンサのリプル電圧成分の振幅値が許容範囲内に収まるように、ＤＣ−ＤＣ変換回路からの出力電流がリプル電圧成分の振幅値と同じ周期で変動する制御が行われる。したがって、平滑コンデンサのリプル電圧成分の振幅値を抑制した分、出力電流にリプルが重畳されることになる。
【００１０】
その結果、電力変換装置に接続される負荷を例えばバッテリとする場合には、バッテリの劣化を招くこととなる。また、その負荷を例えばモータとする場合には、モータが出力するトルクにリプルが重畳されることとなる。
【００１１】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電力変換装置内の平滑コンデンサのリプル電圧成分の振幅値を許容範囲内に収めつつ、電力変換装置からの出力電流にリプルが重畳されることを抑制する電力変換装置の制御装置および制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明における電力変換装置の制御装置は、平滑コンデンサと、入力側が入力電源に接続され、出力側が平滑コンデンサに接続される第１の電力変換回路と、入力側が平滑コンデンサに接続され、出力側が負荷に接続される第２の電力変換回路と、を備えた電力変換装置を制御する制御装置であって、電力変換装置の負荷への出力電力を制御するための出力電力指令値に出力電力がなり、かつ平滑コンデンサのコンデンサ電圧を制御するためのコンデンサ電圧指令値にコンデンサ電圧がなるように、第１の電力変換回路および第２の電力変換回路を制御する電力変換制御部と、コンデンサ電圧を取得し、取得したコンデンサ電圧が、コンデンサ電圧指令値を基準とした電圧許容範囲内に収まるように、出力電力指令値またはコンデンサ電圧指令値を調整する指令値調整部と、を備えたものである。
【００１３】
本発明における電力変換装置の制御方法は、平滑コンデンサと、入力側が入力電源に接続され、出力側が平滑コンデンサに接続される第１の電力変換回路と、入力側が平滑コンデンサに接続され、出力側が負荷に接続される第２の電力変換回路と、を備えた電力変換装置を制御する制御方法であって、電力変換装置の負荷への出力電力を制御するための出力電力指令値に出力電力がなり、かつ平滑コンデンサのコンデンサ電圧を制御するためのコンデンサ電圧指令値にコンデンサ電圧がなるように、第１の電力変換回路および第２の電力変換回路を制御するステップと、コンデンサ電圧を取得し、取得したコンデンサ電圧が、コンデンサ電圧指令値を基準とした電圧許容範囲内に収まるように、出力電力指令値またはコンデンサ電圧指令値を調整するステップと、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電力変換装置内の平滑コンデンサのリプル電圧成分の振幅値を許容範囲内に収めつつ、電力変換装置からの出力電流にリプルが重畳されることを抑制する電力変換装置の制御装置および制御方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１における電力変換装置の制御装置を備えた電力供給システムを示す構成図である。
【図２】図１のＡＣ−ＤＣ制御部が出力電流制御モードに従ってＡＣ−ＤＣ変換回路を制御する場合に機能する演算器を示すブロック図である。
【図３】図１のＤＣ−ＤＣ制御部が出力電流制御モードに従ってＤＣ−ＤＣ変換回路を制御する場合に機能する演算器を示すブロック図である。
【図４】図１のＤＣ−ＤＣ制御部が出力電流制御モードに従ってＤＣ−ＤＣ変換回路を制御する場合に機能する演算器を示すブロック図である。
【図５】図１のＡＣ−ＤＣ制御部が入力電流制御モードに従ってＡＣ−ＤＣ変換回路を制御する場合に機能する演算器を示すブロック図である。
【図６】図１のＤＣ−ＤＣ制御部が入力電流制御モードに従ってＤＣ−ＤＣ変換回路を制御する場合に機能する演算器を示すブロック図である。
【図７】図１の指令値調整部の一連の動作を示すフローチャートである。
【図８】図１の指令値調整部が出力電力指令値を下げる調整を行った場合のコンデンサ電圧および出力電力の挙動の一例を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態２における電力変換装置の制御装置を備えた電力供給システムを示す構成図である。
【図１０】図９のＡＣ−ＤＣ制御部およびＤＣ−ＤＣ制御部がコンデンサ電圧指令値を演算する場合に機能する演算器を示すブロック図である。
【図１１】図９の指令値調整部の一連の動作を示すフローチャートである。
【図１２】図９の指令値調整部が調整値を下げる調整を行った場合のコンデンサ電圧および出力電力の挙動の一例を示す説明図である。
【図１３】図９の指令値調整部が調整値を上げる調整を行った場合のコンデンサ電圧および出力電力の挙動の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明による電力変換装置の制御装置および制御方法を、好適な実施の形態にしたがって図面を用いて説明する。なお、図面の説明においては、同一部分または相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、各実施の形態では、家庭用電源、商用電源等の交流電源から、二次電池等の負荷への電力の供給に用いられる電力変換装置に対して本発明が適用される場合を例示する。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における電力変換装置の制御装置２を備えた電力供給システムを示す構成図である。図１において、電力供給システムは、電力変換装置１と、電力変換装置１を制御する制御装置２と、入力電源としての交流電源３と、負荷４とを備える。
【００１８】
電力変換装置１は、第１の電力変換回路としてのＡＣ−ＤＣ変換回路１１と、第２の電力変換回路としてのＤＣ−ＤＣ変換回路１２と、平滑コンデンサ１３と、入力電圧検出器１４と、入力電流検出器１５と、コンデンサ電圧検出器１６と、出力電圧検出器１７と、出力電流検出器１８とを備える。
【００１９】
ＡＣ−ＤＣ変換回路１１は、入力側が交流電源３に接続され、出力側が平滑コンデンサ１３に接続される。ＤＣ／ＤＣ変換回路１２は、入力側が平滑コンデンサ１３に接続され、出力側が負荷４に接続される。すなわち、ＡＣ−ＤＣ変換回路１１の入力端には、交流電源３が接続される。ＡＣ−ＤＣ変換回路１１の出力端には、ＤＣ−ＤＣ変換回路１２の入力端および平滑コンデンサ１３が接続される。ＤＣ−ＤＣ変換回路１２の出力端には、負荷４が接続される。
【００２０】
ＡＣ−ＤＣ変換回路１１は、ダイオードＤ１と、ダイオードＤ１１〜Ｄ１４によって構成されるダイオードブリッジ回路１１１と、スイッチング素子Ｑ１と、平滑リアクトル１１２とを備える。なお、スイッチング素子Ｑ１として、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いることができる。
【００２１】
交流電源３は、ＡＣ−ＤＣ変換回路１１の入力端を経て、ダイオードブリッジ回路１１１に接続される。
【００２２】
ＡＣ−ＤＣ変換回路１１において、ダイオードＤ１は、高圧側である上アームに設けられ、スイッチング素子Ｑ１は、低圧側である下アームに設けられる。ダイオードＤ１のカソードは、高圧側配線に接続され、そのアノードは、スイッチング素子Ｑ１のドレイン端子および平滑リアクトル１１２に接続される。スイッチング素子Ｑ１のソース端子は、低圧側配線に接続される。
【００２３】
ＤＣ−ＤＣ変換回路１２は、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５によって構成されるブリッジ回路１２１と、一次側巻線１２２ａと二次側巻線１２２ｂによって構成されるトランス１２２と、ダイオードＤ２１〜Ｄ２４によって構成されるダイオードブリッジ回路１２３と、平滑リアクトル１２４とを備える。なお、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５として、例えば、ＭＯＳＦＥＴを用いることができる。
【００２４】
ブリッジ回路１２１において、スイッチング素子Ｑ２およびスイッチング素子Ｑ４は、高圧側である上アームに設けられ、スイッチング素子Ｑ３およびスイッチング素子Ｑ５は、低圧側である下アームに設けられる。
【００２５】
スイッチング素子Ｑ２のドレイン端子は、高圧側配線に接続され、そのソース端子は、スイッチング素子Ｑ３のドレイン端子および一次側巻線１２２ａの一端に接続される。スイッチング素子Ｑ４のドレイン端子は、高圧側配線に接続され、そのソース端子は、スイッチング素子Ｑ５のドレイン端子および一次側巻線１２２ａの他端に接続される。スイッチング素子Ｑ３のソース端子およびスイッチング素子Ｑ５のソース端子は、共に低圧側配線に接続される。
【００２６】
ダイオードブリッジ回路１２３において、ダイオードＤ２１およびダイオードＤ２３は、高圧側である上アームに設けられ、ダイオードＤ２２およびダイオードＤ２４は、低圧側である下アームに設けられる。
【００２７】
ダイオードＤ２１のカソードは、高圧側配線に接続され、そのアノードは、ダイオードＤ２２のカソードおよび二次側巻線１２２ｂの一端に接続される。ダイオードＤ２３のカソードは、高圧側配線に接続され、そのアノードは、ダイオードＤ２４のカソードおよび二次側巻線１２２ｂの他端に接続される。ダイオードＤ２１のアノードおよびダイオードＤ２３のアノードは、共に低圧側配線に接続される。高圧側配線は、平滑リアクトル１２４を介し、ＤＣ−ＤＣ変換回路１２の出力端を経て負荷４に接続される。
【００２８】
平滑コンデンサ１３は、ＤＣ−ＤＣ変換回路１２の入力端に設けられ、一端が高圧側配線に接続され、他端が低圧側配線に接続される。その結果、平滑コンデンサ１３は、ブリッジ回路１２１と並列に接続されることとなる。
【００２９】
入力電圧検出器１４は、ＡＣ−ＤＣ変換回路１１の入力端に設けられ、交流電源３から入力される入力電圧Ｖａｃを検出する。入力電流検出器１５は、スイッチング素子Ｑ１のドレインとダイオードＤ１のアノードとを接続する接続点と、平滑リアクトル１１２との間に設けられ、入力電流Ｉａｃを検出する。
【００３０】
コンデンサ電圧検出器１６は、平滑コンデンサ１３に並列接続され、平滑コンデンサ１３に印加される電圧であるコンデンサ電圧Ｖｃを検出する。
【００３１】
出力電圧検出器１７は、負荷４に並列接続され、出力電圧Ｖｏｕｔを検出する。出力電流検出器１８は、ダイオードブリッジ回路１２３と負荷４との間の低圧配線側に設けられ、ＤＣ−ＤＣ変換回路１２から負荷４へ出力される出力電流Ｉｏｕｔを検出する。
【００３２】
制御装置２は、例えば、演算処理を実行するマイクロコンピュータと、プログラムデータ、固定値データ等のデータを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、格納されているデータを更新して順次書き換えられるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）とによって実現される。
【００３３】
制御装置２は、電力変換装置１の負荷４への出力電力Ｐｏｕｔを制御するための出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を送信する指令値調整部２１と、ＡＣ−ＤＣ変換回路１１を制御するＡＣ−ＤＣ制御部２２と、ＤＣ−ＤＣ変換回路１２を制御するＤＣ−ＤＣ制御部２３とを備える。
【００３４】
指令値調整部２１は、コンデンサ電圧検出器１６から取得したコンデンサ電圧Ｖｃが、コンデンサ電圧Ｖｃを制御するためのコンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊を基準とした電圧許容範囲内に収まるように、予め設定された出力電力指令値に対して調整を行うことで調整後の出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を生成する。また、指令値調整部２１は、その出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊をＡＣ−ＤＣ制御部２２およびＤＣ−ＤＣ制御部２３に送信する。
【００３５】
この出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊は、入力電流Ｉａｃを制御するための入力電流指令値Ｉａｃ＊と、出力電流Ｉｏｕｔを制御するための出力電流指令値Ｉｏｕｔ＊と、出力電圧Ｖｏｕｔを制御するための出力電圧指令値Ｖｏｕｔ＊の変更を行うためのものである。
【００３６】
ＡＣ−ＤＣ制御部２２は、入力電流検出器１５から取得した入力電流Ｉａｃと、コンデンサ電圧検出器１６から取得したコンデンサ電圧Ｖｃと、入力電圧検出器１４から取得した入力電圧Ｖａｃと、出力電圧検出器１７から取得した出力電圧Ｖｏｕｔと、指令値調整部２１から受信した出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を用いて、スイッチング素子Ｑ１のｄｕｔｙ比を制御するための制御信号を生成し、その制御信号をスイッチング素子Ｑ１に送信する。
【００３７】
ＤＣ−ＤＣ制御部２３は、出力電流検出器１８から取得した出力電流Ｉｏｕｔと、コンデンサ電圧検出器１６から取得したコンデンサ電圧Ｖｃと、入力電圧検出器１４から取得した入力電圧Ｖａｃと、出力電圧検出器１７から取得した出力電圧Ｖｏｕｔと、指令値調整部２１から受信した出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊とを用いて、各スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５のｄｕｔｙ比を制御するための制御信号を生成し、その制御信号を各スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５に送信する。
【００３８】
次に、制御装置２のＡＣ−ＤＣ制御部２２およびＤＣ−ＤＣ制御部２３のそれぞれの動作について、図２〜図６を参照しながら説明する。
【００３９】
ここで、電力変換制御部としてのＡＣ−ＤＣ制御部２２およびＤＣ−ＤＣ制御部２３は、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊に出力電力Ｐｏｕｔがなり、かつコンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊にコンデンサ電圧Ｖｃがなるように、ＡＣ−ＤＣ変換回路１１およびＤＣ−ＤＣ変換回路１２を制御する。また、ＡＣ−ＤＣ制御部２２およびＤＣ−ＤＣ制御部２３は、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊およびコンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊を用いてＡＣ−ＤＣ変換回路１１およびＤＣ−ＤＣ変換回路１２を制御する制御モードとして、出力電流制御モードおよび入力電流制御モードを有する。
【００４０】
出力電流制御モードは、ＤＣ−ＤＣ変換回路１２から負荷４へ出力される出力電流Ｉｏｕｔが出力電流指令値Ｉｏｕｔ＊になるように制御するモードである。また、入力電流制御モードは、交流電源３からＡＣ−ＤＣ変換回路１１へ入力される入力電流Ｉａｃが入力電流指令値Ｉａｃ＊になるように制御するモードである。
【００４１】
まず、出力電流制御モードに従ってＡＣ−ＤＣ制御部２２が動作する場合について、図２を参照しながら説明する。図２は、図１のＡＣ−ＤＣ制御部２２が出力電流制御モードに従ってＡＣ−ＤＣ変換回路１１を制御する場合に機能する演算器２４を示すブロック図である。
【００４２】
ＡＣ−ＤＣ制御部２２に具備される演算器２４は、出力電流制御モードに従ってＡＣ−ＤＣ変換回路１１を制御する場合、コンデンサ電圧Ｖｃをコンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊に維持しつつ、入力力率が１になるように、入力電流Ｉａｃを制御する。
【００４３】
演算器２４は、減算器２４１、ＰＩ制御器２４２、乗算器２４３、減算器２４４、ＰＩ制御器２４５およびＰＷＭ信号生成器２４６を有する。
【００４４】
減算器２４１は、コンデンサ電圧検出器１６によって検出されたコンデンサ電圧Ｖｃと、予め設定されたコンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊との差分を演算する。ＰＩ制御器２４２は、減算器２４１によって演算された差分がゼロとなるようにフィードバック制御、すなわちＰＩ制御を行うことで入力電流Ｉａｃの振幅指令値を演算する。
【００４５】
乗算器２４３は、ＰＩ制御器２４２によって演算された入力電流Ｉａｃの振幅指令値に基づいて、入力電圧Ｖａｃに同期した正弦波の入力電流指令値Ｉａｃ＊を演算する。減算器２４４は、乗算器２４３によって演算された入力電流指令値Ｉａｃ＊と、入力電流検出器１５によって検出された入力電流Ｉａｃとの差分を演算する。
【００４６】
ＰＩ制御器２４５は、減算器２４４によって演算された差分がゼロとなるようにフィードバック制御、すなわちＰＩ制御を行うことでＰＷＭ信号生成器２４６によるＰＷＭ信号の生成を制御する。ＰＷＭ信号生成器２４６は、ＰＩ制御器２４５からの制御に従って、スイッチング素子Ｑ１のｄｕｔｙ比を制御するための制御信号として、ＰＷＭ信号を生成する。
【００４７】
続いて、出力電流制御モードに従ってＤＣ−ＤＣ制御部２３が動作する場合について、図３を参照しながら説明する。図３は、図１のＤＣ−ＤＣ制御部２３が出力電流制御モードに従ってＤＣ−ＤＣ変換回路１２を制御する場合に機能する演算器２５を示すブロック図である。
【００４８】
ＤＣ−ＤＣ制御部２３に具備される演算器２５は、出力電流制御モードに従ってＤＣ−ＤＣ変換回路１２を制御する場合、出力電流Ｉｏｕｔが出力電流指令値Ｉｏｕｔ＊となるように、または出力電力Ｐｏｕｔが出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊になるように制御する。
【００４９】
演算器２５は、乗算器２５１、マルチプレクサ２５２、減算器２５３、ＰＩ制御器２５４およびＰＷＭ信号生成器２５５を有する。
【００５０】
乗算器２５１は、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊と、出力電圧検出器１７によって検出された出力電圧Ｖｏｕｔの逆数とを乗算することで、出力電流指令値Ｉｏｕｔ＊’を演算する。マルチプレクサ２５２は、出力電流指令値Ｉｏｕｔ＊と、乗算器２５１によって演算された出力電流指令値Ｉｏｕｔ＊’のうち、小さい方を出力電流指令値Ｉｏｕｔ＊’’として選択する。
【００５１】
減算器２５３は、マルチプレクサ２５２によって選択された出力電流指令値Ｉｏｕｔ＊’’と、出力電流検出器１８によって検出された出力電流Ｉｏｕｔとの差分を演算する。
【００５２】
ＰＩ制御器２５４は、減算器２５３によって演算された差分がゼロとなるようにフィードバック制御、すなわちＰＩ制御を行うことでＰＷＭ信号生成器２５５によるＰＷＭ信号の生成を制御する。ＰＷＭ信号生成器２５５は、ＰＩ制御器２５４からの制御に従って、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５の各ｄｕｔｙ比を制御するための制御信号として、ＰＷＭ信号を生成する。
【００５３】
なお、出力電流制御モードおいては、出力電圧Ｖｏｕｔが出力電圧指令値Ｖｏｕｔ＊となるように、または出力電力Ｐｏｕｔが出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊になるように、ＤＣ−ＤＣ変換回路１２が制御される場合も考えられる。このような制御について、図４を参照しながら説明する。図４は、図１のＤＣ−ＤＣ制御部２３が出力電流制御モードに従ってＤＣ−ＤＣ変換回路１２を制御する場合に機能する演算器２６を示すブロック図である。
【００５４】
演算器２６は、乗算器２６１、マルチプレクサ２６２、減算器２６３およびＰＩ制御器２６４を有する。
【００５５】
乗算器２６１は、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊と、出力電流検出器１８によって検出された出力電流Ｉｏｕｔの逆数とを乗算することで、出力電圧指令値Ｖｏｕｔ＊’を演算する。マルチプレクサ２６２は、出力電圧指令値Ｖｏｕｔ＊と、乗算器２６１によって演算された出力電圧指令値Ｖｏｕｔ＊’のうち、小さい方を出力電圧指令値Ｖｏｕｔ＊’’として選択する。
【００５６】
減算器２６３は、マルチプレクサ２６２によって選択された出力電圧指令値Ｖｏｕｔ＊’’と、出力電圧検出器１７によって検出された出力電圧Ｖｏｕｔとの差分を演算する。
【００５７】
ＰＩ制御器２６４は、減算器２６３よって演算された差分がゼロとなるようにフィードバック制御、すなわちＰＩ制御を行うことで、出力電流指令値Ｉｏｕｔ＊を演算する。この出力電流指令値Ｉｏｕｔ＊は、先の図３の演算器２５に入力され、出力電圧Ｖｏｕｔは、出力電圧指令値Ｖｏｕｔ＊’’となるように制御される。また、この場合において、マルチプレクサ２５２は、出力電流指令値Ｉｏｕｔ＊を出力電流指令値Ｉｏｕｔ＊’’として選択する。
【００５８】
このように、図２〜図３に示す出力電流制御モードに従って電力変換装置１を制御するように構成することで、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊およびコンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊を用いて、出力電流Ｉｏｕｔを所望の値に制御することができる。また、図２〜図４に示す出力電流制御モードに従って電力変換装置１を制御するように構成することで、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊およびコンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊を用いて、出力電圧Ｖｏｕｔを所望の値に制御することができる。
【００５９】
続いて、入力電流制御モードに従ってＡＣ−ＤＣ制御部２２が動作する場合について、図５を参照しながら説明する。図５は、図１のＡＣ−ＤＣ制御部２２が入力電流制御モードに従ってＡＣ−ＤＣ変換回路１１を制御する場合に機能する演算器２７を示すブロック図である。
【００６０】
ＡＣ−ＤＣ制御部２２に具備される演算器２７は、入力電流制御モードに従ってＡＣ−ＤＣ変換回路１１を制御する場合、入力電流Ｉａｃが入力電流指令値Ｉａｃ＊となるように、または出力電力Ｐｏｕｔが出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊となるように制御する。
【００６１】
演算器２７は、乗算器２７１、マルチプレクサ２７２、乗算器２７３、減算器２７４、ＰＩ制御器２７５およびＰＷＭ信号生成器２７６を有する。
【００６２】
乗算器２７１は、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊と、入力電圧検出器１４によって検出された入力電圧Ｖａｃの逆数とを乗算することで、入力電流指令値Ｉａｃ＊’を演算する。マルチプレクサ２７２は、入力電流指令値Ｉａｃ＊と、乗算器２７１によって演算された入力電流指令値Ｉａｃ＊’のうち小さい方を、入力電流Ｉａｃの振幅指令値として選択する。
【００６３】
乗算器２７３は、マルチプレクサ２７２によって選択された入力電流Ｉａｃの振幅指令値に基づいて、入力電圧Ｖａｃに同期した正弦波の入力電流指令値Ｉａｃ＊’’を演算する。減算器２７４は、乗算器２７３によって演算された入力電流指令値Ｉａｃ＊’’と、入力電流検出器１５によって検出された入力電流Ｉａｃとの差分を演算する。
【００６４】
ＰＩ制御器２７５は、減算器２７４によって演算された差分がゼロとなるようにフィードバック制御、すなわちＰＩ制御を行うことでＰＷＭ信号生成器２７６によるＰＷＭ信号の生成を制御する。ＰＷＭ信号生成器２７６は、ＰＩ制御器２７５からの制御に従って、スイッチング素子Ｑ１のｄｕｔｙ比を制御するための制御信号として、ＰＷＭ信号を生成する。
【００６５】
続いて、入力電流制御モードに従ってＤＣ−ＤＣ制御部２３が動作する場合について、図６を参照しながら説明する。図６は、図１のＤＣ−ＤＣ制御部２３が入力電流制御モードに従ってＤＣ−ＤＣ変換回路１２を制御する場合に機能する演算器２８を示すブロック図である。
【００６６】
ＤＣ−ＤＣ制御部２３に具備される演算器２８は、入力電流制御モードに従ってＤＣ−ＤＣ変換回路１２を制御する場合、コンデンサ電圧Ｖｃをコンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊に維持しつつ、入力力率が１になるように、出力電流Ｉｏｕｔを制御する。
【００６７】
演算器２８は、減算器２８１、ＰＩ制御器２８２、減算器２８３、ＰＩ制御器２８４およびＰＷＭ信号生成器２８５を有する。
【００６８】
減算器２８１は、コンデンサ電圧検出器１６によって検出されたコンデンサ電圧Ｖｃと、予め設定されたコンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊との差分を演算する。ＰＩ制御器２８２は、減算器２８１によって演算された差分がゼロとなるようにフィードバック制御、すなわちＰＩ制御を行うことで出力電流指令値Ｉｏｕｔ＊を演算する。
【００６９】
減算器２８３は、ＰＩ制御器２８２によって演算された出力電流指令値Ｉｏｕｔ＊と、出力電流検出器１８によって検出された出力電流Ｉｏｕｔとの差分を演算する。
【００７０】
ＰＩ制御器２８４は、減算器２８３によって演算された差分がゼロとなるようにフィードバック制御、すなわちＰＩ制御を行うことでＰＷＭ信号生成器２８５によるＰＷＭ信号の生成を制御する。ＰＷＭ信号生成器２８５は、ＰＩ制御器２８４からの制御に従って、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５の各ｄｕｔｙ比を制御するための制御信号として、ＰＷＭ信号を生成する。
【００７１】
このように、図５および図６に示す入力電流制御モードに従って電力変換装置１を制御するように構成することで、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊およびコンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊を用いて、入力電流を所望の値に制御することができる。
【００７２】
次に、制御装置２の指令値調整部２１の動作について、図７を参照しながら説明する。図７は、図１の指令値調整部２１の一連の動作を示すフローチャートである。なお、図７のフローチャートの処理は、例えば、入力電流Ｉａｃの周波数と比べて十分に短い周期で繰り返し行われる。
【００７３】
ステップＳ１０１において、指令値調整部２１は、コンデンサ電圧検出器１６によって一定周期の間に検出されたコンデンサ電圧の振幅値（以下、コンデンサ電圧振幅値と称す）を演算し、処理がステップＳ１０２へと進む。検出されたコンデンサ電圧は、リプル電圧成分を含むので、波形となる。
【００７４】
なお、コンデンサ電圧の振幅値を演算する手法としては、様々な手法が考えられ、例えば、検出されたコンデンサ電圧の電圧波形から振幅値を直接的に求める手法、検出されたコンデンサ電圧の最大値および最小値の和の平均を振幅値として求める手法等が考えられる。
【００７５】
ステップＳ１０２において、指令値調整部２１は、ステップＳ１０１で演算したコンデンサ電圧振幅値が、予め設定された許容振幅値よりも大きいか否か判定する。コンデンサ電圧振幅値が許容振幅値よりも大きいと判定された場合には、処理がステップＳ１０３へと進み、コンデンサ電圧振幅値が許容振幅値以下であると判定された場合には、処理がステップＳ１０６へと進む。
【００７６】
なお、上記の許容振幅値は、例えば、平滑コンデンサ１３の許容リプル電流と、ＤＣ−ＤＣ変換回路１２の制御系の安定限界を考慮して決められる。
【００７７】
具体的には、まず、平滑コンデンサ１３の定められた許容リプル電流を満たすリプル電圧振幅値を算出する。続いて、ＤＣ−ＤＣ変換回路１２の制御系設計において、安定限界となる入力変動振幅値を算出する、またはその入力変動振幅値をシミュレーションから求める。最後に、このように求めたリプル電圧振幅値および入力変動振幅値のうち、小さい方を許容振幅値とする。
【００７８】
ステップＳ１０３において、指令値調整部２１は、現在の出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を下げる調整を行い、処理がステップＳ１０４へと進む。
【００７９】
なお、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を下げる場合、どのように下げてもよいが、例えば、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を予め設定された値の分だけ下げるケース、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を予め設定された割合の分だけ下げるケース等が考えられる。
【００８０】
ここで、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を下げる調整について、図８を参照しながら説明する。図８は、図１の指令値調整部２１が出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を下げる調整を行った場合のコンデンサ電圧Ｖｃおよび出力電力Ｐｏｕｔの挙動の一例を示す説明図である。
【００８１】
なお、図８において、上部は、コンデンサ電圧Ｖｃ［Ｖ］の時間変化を示し、下部は、出力電力Ｐｏｕｔ［Ｗ］の時間変化を示す。また、図８では、予め設定される、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊および許容振幅値も併せて図示している。さらに、図８の網掛け部分の期間において、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を下げる調整が行われたものとする。
【００８２】
図８に示すように、許容振幅値は、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊を基準とした電圧許容範囲の上限値および下限値を規定するものである。すなわち、電圧許容範囲において、上限値とコンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊との差と、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊と下限値との差は、互いに値が等しく、その値が許容振幅値となる。
【００８３】
図８に示すように、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を下げる調整が行われることで、出力電力Ｐｏｕｔが下がるのに伴って、コンデンサ電圧振幅値が許容振幅値を超えない状態となる。このように、コンデンサ電圧振幅値と、許容振幅値を比較し、その比較の結果、コンデンサ電圧振幅値の方が大きければ、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を下げる調整を行うことで、リプル電圧成分の振幅値が許容範囲内に収まるようにすることができる。
【００８４】
このように、指令値調整部２１は、比較結果として、コンデンサ電圧振幅値が許容振幅値よりも大きい場合、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を下げる調整を行う。
【００８５】
図７の説明に戻り、ステップＳ１０４において、ステップＳ１０３での調整後の出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊が予め設定された設定値以下であるか否かを判定する。出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊が設定値以下であると判定された場合には、処理がステップＳ１０５へと進み、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊が設定値よりも大きいと判定された場合には、処理が終了となる。
【００８６】
ステップＳ１０５において、指令値調整部２１は、電力変換装置１の駆動を停止し、処理が終了となる。
【００８７】
なお、電力変換装置１の駆動を停止する手法としては、様々な手法が考えられ、例えば、指令値調整部２１が出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊をゼロにする手法、指令値調整部２１がＡＣ−ＤＣ制御部２２およびＤＣ−ＤＣ制御部２３に対して電力変換装置１の駆動を停止するように指令する手法が考えられる。
【００８８】
ここで、調整後の出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊が設定値以下となれば、平滑コンデンサ１３の寿命による静電容量低下等の電力変換装置１の大幅な劣化が原因で、平滑コンデンサ１３のリプル電圧成分が変化したと考えられる。そこで、これ以上の電力変換装置１の劣化を防ぐため、調整後の出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊が設定値以下となれば、電力変換装置１の駆動を停止するように構成している。
【００８９】
なお、ステップＳ１０５において、警告を行うように指令値調整部２１を構成してもよい。具体的には、指令値調整部２１は、警告として、例えば、アラームを出す、ランプを点灯させる、他の制御回路に信号を出力する等の動作を行う。このように構成することで、電力変換装置１からの電力供給を停止することで負荷４、他の機器等に不都合が生じる場合に対処ができる。
【００９０】
このように、指令値調整部２１は、調整後の出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊が設定値以下となった場合、電力変換装置１の駆動を停止する、または警告を行う。
【００９１】
ステップＳ１０６において、指令値調整部２１は、電力制限がすでに行われているか否かを判定する。指令値調整部２１は、以前にステップＳ１０３の処理（すなわち、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を下げる調整）を行っていれば、電力制限がすでに行われていると判定し、処理がステップＳ１０７へと進む。一方、指令値調整部２１は、以前にステップＳ１０３の処理を行っていなければ、電力制限がまだ行われていないと判定し、処理が終了となる。
【００９２】
ステップＳ１０７において、指令値調整部２１は、現在の出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を上げる調整を行い、処理が終了となる。
【００９３】
なお、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を上げる場合、どのように上げてもよいが、例えば、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を予め設定された値の分だけ上げるケース、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を予め設定された割合の分だけ上げるケース等が考えられる。
【００９４】
このように、指令値調整部２１は、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を下げる調整を行った後、比較結果として、コンデンサ電圧振幅値が許容振幅値以下となった場合、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を上げる調整を行う。
【００９５】
すなわち、指令値調整部２１は、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を下げる調整によってコンデンサ電圧振幅値が減少し、コンデンサ電圧振幅値が許容振幅値に対して余裕がある状態となった場合には、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を上げる調整を行うように構成されている。したがって、電力変換装置１の使用環境が改善されたことを自動的に検知し、可能な限り大きな出力電力を電力変換装置１が出力するようにすることができる。
【００９６】
以上、図７の説明から分かるように、指令値調整部２１は、コンデンサ電圧Ｖｃを取得し、取得したコンデンサ電圧Ｖｃが、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊を基準とした電圧許容範囲内に収まるように、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を調整する。
【００９７】
具体的には、指令値調整部２１は、取得したコンデンサ電圧Ｖｃの振幅値を演算し、演算した振幅値であるコンデンサ電圧振幅値と、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊を基準とした電圧許容範囲の上限値および下限値を規定する許容振幅値とを比較し、比較結果に基づいて、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を調整する。
【００９８】
なお、ステップＳ１０２において、コンデンサ電圧振幅値が許容振幅値よりも大きい場合には、処理がステップＳ１０３へと進み、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を下げる調整が行われるように構成する場合を示したが、コンデンサ電圧振幅値が許容振幅値よりも小さい場合においても、ある一定以上の振幅の増加量であれば、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を下げる調整が行われるように構成してもよい。このように構成することで、出力短絡異常等により、急激にコンデンサ電圧振幅値が増加したとしても、許容振幅値を大幅に上回ることを防ぐことができる。
【００９９】
なお、ステップＳ１０３において、指令値調整部２１は、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を下げる調整を行いながら、コンデンサ電圧を取得してコンデンサ電圧振幅値を演算し、そのコンデンサ電圧振幅値が許容振幅値を下回るまで、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を下げる調整を行ってもよい。このように構成することで、出力電力が際限なく下がることを防ぎ、可能な限り大きな出力電力を電力変換装置１が出力することができる。
【０１００】
また、ステップＳ１０７において、指令値調整部２１は、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を上げる調整を行いながら、コンデンサ電圧を取得してコンデンサ電圧振幅値を演算し、そのコンデンサ電圧振幅値が許容振幅値となるまで、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を上げる調整を行ってもよい。このように構成することで、出力電力が上昇してコンデンサ電圧が許容振幅値を超えることを防ぐことができる。
【０１０１】
また、本実施の形態１では、出力電力Ｐｏｕｔの指令値として出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を定義し、この出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を調整することで出力電力Ｐｏｕｔを調整する形態を示した。しかしながら、この形態に限定されず、出力電流Ｉｏｕｔ、出力電圧Ｖｏｕｔ、入力電流Ｉａｃの各指令値Ｉｏｕｔ＊、Ｖｏｕｔ＊、Ｉａｃ＊に対して乗算する変数を定義し、この変数を調整することで、各指令値Ｉｏｕｔ＊、Ｖｏｕｔ＊、Ｉａｃ＊を直接調整して、出力電力Ｐｏｕｔを調整する形態を実現してもよい。具体的には、例えば、出力電力Ｐｏｕｔを調整しない場合には、変数を１とし、出力電力Ｐｏｕｔを下げる場合には、変数を下げて、各指令値Ｉｏｕｔ＊、Ｖｏｕｔ＊、Ｉａｃ＊に対して乗算する手法等が考えられる。
【０１０２】
以上、本実施の形態１によれば、ＡＣ−ＤＣ変換回路とＤＣ−ＤＣ変換回路との間に設けられる平滑コンデンサのコンデンサ電圧を取得し、取得したコンデンサ電圧が、コンデンサ電圧指令値を基準とした電圧許容範囲内に収まるように、出力電力指令値を調整するように構成されている。
【０１０３】
これにより、電力変換装置の動作中に平滑コンデンサの静電容量減少に起因して、平滑コンデンサのリプル電圧成分の振幅値が許容値範囲外となる可能性が生じたとしても、コンデンサ電圧に基づいて出力電力指令値が調整される。したがって、リプル電圧成分を含むコンデンサ電圧の振幅値が減少するので、電力変換装置を安定的に動作させることができる。
【０１０４】
また、平滑コンデンサの電圧瞬時値によらず、定常的に出力電力指令値が調整されるので、負荷に流れる負荷電流に平滑コンデンサのリプル電圧成分に依存したリプル電流が重畳されることを抑制することができる。その結果、周囲温度の変化、劣化等に起因して平滑コンデンサの静電容量が減少したとしても、リプル電圧成分を含むコンデンサ電圧の振幅値を許容範囲内に収めることができる。したがって、平滑コンデンサの静電容量を削減するとともに、電力変換装置のコストおよびサイズを低減することができる。
【０１０５】
実施の形態２．
先の実施の形態１では、リプル電圧成分を含むコンデンサ電圧Ｖｃの振幅値が、許容振幅値範囲内に収まるように、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を調整するように構成された制御装置２について説明した。これに対して、本発明の実施の形態２では、リプル電圧成分を含むコンデンサ電圧Ｖｃの振幅値が、許容振幅値内に収まるように、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊を調整するように構成された制御装置２について説明する。なお、本実施の形態２では、先の実施の形態１と同様である点の説明を省略し、先の実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
【０１０６】
ここで、本実施の形態１では、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊が一定とし、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊に対して正側と負側の許容振幅値を等しくして、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を下げる調整を行っているので、出力電力Ｐｏｕｔが必要以上に制限される可能性がある。そこで、本実施の形態２では、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊を調整することで、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を可能な限り変更することなく、平滑コンデンサ１３の静電容量を削減する。
【０１０７】
図９は、本発明の実施の形態２における電力変換装置の制御装置２を備えた電力供給システムを示す構成図である。指令値調整部２１は、ＡＣ−ＤＣ制御部２２およびＤＣ−ＤＣ制御部２３に対して、出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を送信し、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊を調整するための調整値Ｖｃ＿ａｄｄをさらに送信する。なお、調整値Ｖｃ＿ａｄｄの初期値はゼロである。
【０１０８】
ＡＣ−ＤＣ制御部２２およびＤＣ−ＤＣ制御部２３は、先の実施の形態１と同様に、出力電流制御モードと、入力電流制御モードを有する。また、本実施の形態２におけるＡＣ−ＤＣ制御部２２およびＤＣ−ＤＣ制御部２３は、先の図２および図６に示すコンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊を以下のように演算するように構成されている。
【０１０９】
図１０は、図９のＡＣ−ＤＣ制御部２２およびＤＣ−ＤＣ制御部２３がコンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊を演算する場合に機能する演算器２９を示すブロック図である。
【０１１０】
ＡＣ−ＤＣ制御部２２およびＤＣ−ＤＣ制御部２３のそれぞれに具備される演算器２９は、加算器２９１を有する。加算器２９１は、予め設定された原指令値Ｖｃ＿ｏｒｉ＊に、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを加算することで、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊を生成する。
【０１１１】
次に、制御装置２の指令値調整部２１の動作について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、図９の指令値調整部２１の一連の動作を示すフローチャートである。
【０１１２】
ステップＳ２０１において、指令値調整部２１は、コンデンサ電圧検出器１６によって一定周期の間に検出されたコンデンサ電圧波形の振幅値と、原指令値Ｖｃ＿ｏｒｉ＊とから、正側振幅値および負側振幅値をコンデンサ電圧振幅値として演算し、処理がステップＳ２０２へと進む。具体的には、指令値調整部２１は、原指令値Ｖｃ＿ｏｒｉ＊を基準として、コンデンサ電圧波形の正側の振幅値を正側振幅値として演算し、コンデンサ電圧波形の負側の振幅値を負側振幅値として演算する。
【０１１３】
ステップＳ２０２において、指令値調整部２１は、ステップＳ２０１で演算した正側振幅値が正側許容振幅値よりも大きいか否かを判定する。正側振幅値が正側許容振幅値よりも大きいと判定された場合には、処理がステップＳ２０３へと進み、正側振幅値が正側許容振幅値以下であると判定された場合には、処理がステップＳ２０６へと進む。
【０１１４】
ステップＳ２０３において、指令値調整部２１は、ステップＳ２０１で演算した負側振幅値が負側許容振幅値よりも大きいか否かを判定する。負側振幅値が負側許容振幅値よりも大きいと判定された場合には、処理がステップＳ２０４へと進み、負側振幅値が負側許容振幅値以下であると判定された場合には、処理がステップＳ２０５へと進む。
【０１１５】
ステップＳ２０４において、指令値調整部２１は、先の図７のステップＳ１０３と同様に、現在の出力電力指令値Ｐｏｕｔ＊を下げる調整を行い、処理が先の図７に示すフローチャートに移行する。
【０１１６】
ステップＳ２０５において、指令値調整部２１は、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを下げる調整を行い、処理が終了となる。
【０１１７】
なお、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを下げる場合、どのように下げてもよいが、例えば、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを予め設定された値の分だけ下げるケース、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを予め設定された割合の分だけ下げるケース等が考えられる。
【０１１８】
ここで、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを下げる調整をについて、図１２を参照しながら説明する。図１２は、図９の指令値調整部２１が調整値Ｖｃ＿ａｄｄを下げる調整を行った場合のコンデンサ電圧Ｖｃおよび出力電力Ｐｏｕｔの挙動の一例を示す説明図である。
【０１１９】
なお、図１２において、上部は、コンデンサ電圧Ｖｃ［Ｖ］の時間変化を示し、下部は、出力電力Ｐｏｕｔ［Ｗ］の時間変化を示す。また、図１２では、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊、正側許容振幅値および負側許容振幅値の各時間変化も併せて図示している。さらに、図１２の網掛け部分の期間において、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを下げる調整が行われることで、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊が下がるものとする。
【０１２０】
図１２に示すように、正側許容振幅値は、原指令値Ｖｃ＿ｏｒｉ＊を基準とした正側の電圧許容範囲の上限値を規定し、負側許容振幅値は、原指令値Ｖｃ＿ｏｒｉ＊を基準とした負側の電圧許容範囲の下限値を規定するものである。すなわち、正側の電圧許容範囲において、上限値と原指令値Ｖｃ＿ｏｒｉ＊の差が正側許容振幅値であり、負側の電圧許容範囲において、原指令値Ｖｃ＿ｏｒｉ＊と下限値との差が負側許容振幅値である。また、原指令値Ｖｃ＿ｏｒｉ＊は一定値であるので、正側許容振幅値および負側許容振幅値も一定値となる。
【０１２１】
図１２に示すように、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを下げる調整が行われることで、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊が下がるのに伴って、正側振幅値が正側許容振幅値を超えない状態となる。このように、正側振幅値が正側許容振幅値よりも大きく、かつ負側振幅値が負側許容振幅値以下であれば、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊を下げる調整を行うことで、コンデンサ電圧の振幅値が許容振幅値範囲内に収まるようにすることができる。
【０１２２】
このように、指令値調整部２１は、比較結果として、正側振幅値が、正側許容振幅値よりも大きく、かつ負側振幅値が負側許容振幅値以下である場合、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊を下げる調整を行う。
【０１２３】
図１１の説明に戻り、ステップＳ２０６において、指令値調整部２１は、ステップＳ２０１で演算した負側振幅値が負側許容振幅値よりも大きいか否かを判定する。負側振幅値が負側許容振幅値よりも大きいと判定された場合には、処理がステップＳ２０７へと進み、負側振幅値が負側許容振幅値以下であると判定された場合には、処理がステップＳ２０８へと進む。
【０１２４】
ステップＳ２０７において、指令値調整部２１は、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを上げる調整を行い、処理が終了となる。
【０１２５】
なお、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを上げる場合、どのように上げてもよいが、例えば、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを予め設定された値の分だけ上げるケース、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを予め設定された割合の分だけ上げるケース等が考えられる。
【０１２６】
ここで、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを上げる調整について、図１３を参照しながら説明する。図１３は、図９の指令値調整部２１が調整値Ｖｃ＿ａｄｄを上げる調整を行った場合のコンデンサ電圧Ｖｃおよび出力電力Ｐｏｕｔの挙動の一例を示す説明図である。
【０１２７】
なお、図１３において、上部は、コンデンサ電圧Ｖｃ［Ｖ］の時間変化を示し、下部は、出力電力Ｐｏｕｔ［Ｗ］の時間変化を示す。また、図１３では、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊、正側許容振幅値および負側許容振幅値の各時間変化も併せて図示している。さらに、図１３の網掛け部分の期間において、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを上げる調整が行われることで、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊が上がるものとする。
【０１２８】
図１３に示すように、正側許容振幅値は、原指令値Ｖｃ＿ｏｒｉ＊を基準とした正側の電圧許容範囲の上限値を規定し、負側許容振幅値は、原指令値Ｖｃ＿ｏｒｉ＊を基準とした負側の電圧許容範囲の下限値を規定するものである。すなわち、正側の電圧許容範囲において、上限値と原指令値Ｖｃ＿ｏｒｉ＊との差が正側許容振幅値であり、負側の電圧許容範囲において、原指令値Ｖｃ＿ｏｒｉ＊と下限値との差が負側許容振幅値である。また、原指令値Ｖｃ＿ｏｒｉ＊は一定値であるので、正側許容振幅値および負側許容振幅値も一定値となる。
【０１２９】
図１３に示すように、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを上げる調整が行われることで、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊が上がるのに伴って、負側振幅値が負側許容振幅値を超えない状態となる。このように、正側振幅値が正側許容振幅値以下であり、かつ負側振幅値が負側許容振幅値よりも大きければ、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊を上げる調整を行うことで、リプル電圧成分の振幅値が許容振幅値範囲内に収まるようにすることができる。
【０１３０】
このように、指令値調整部２１は、比較結果として、正側振幅値が、正側許容振幅値以下であり、かつ負側振幅値が負側許容振幅値よりも大きい場合、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊を上げる調整を行う。
【０１３１】
図１１の説明に戻り、ステップＳ２０８において、指令値調整部２１は、現在の調整値Ｖｃ＿ａｄｄが０であるか否かを判定する。調整値Ｖｃ＿ａｄｄが０であると判定された場合には、処理が終了となり、調整値Ｖｃ＿ａｄｄが０でないと判定された場合には、処理がステップＳ２０９へと進む。
【０１３２】
ステップＳ２０９において、指令値調整部２１は、調整値Ｖｃ＿ａｄｄが０となるように調整を行い、処理が終了となる。
【０１３３】
このように、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊を調整した後、比較結果として、正側振幅値が、正側許容振幅値以下となり、かつ負側振幅値が負側許容振幅値以下となった場合、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊を調整する前の元の値に戻す。
【０１３４】
すなわち、指令値調整部２１は、調整値Ｖｃ＿ａｄｄがゼロ以外の場合、調整値Ｖｃ＿ａｄｄがゼロとなるように調整する動作を行うように構成されている。したがって、正側振幅値および負側振幅値が減少した際に、自動的にコンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊を原指令値Ｖｃ＿ｏｒｉ＊に戻すことができる。
【０１３５】
以上、図１１の説明から分かるように、指令値調整部２１は、取得したコンデンサ電圧Ｖｃの電圧波形と、原指令値Ｖｃ＿ｏｒｉ＊から、正側振幅値および負側振幅値を演算し、演算した正側振幅値および負側振幅値と、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊を基準とした電圧許容範囲の上限値を規定する正側許容振幅値と、電圧許容範囲の下限値を規定する負側許容振幅値とを比較し、比較結果に基づいて、コンデンサ電圧指令値Ｖｃ＊を調整する。
【０１３６】
なお、ステップＳ２０５において、指令値調整部２１は、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを下げる調整を行いながら、コンデンサ電圧を取得して正側振幅値を演算し、その正側振幅値が正側許容振幅値を下回るまで、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを下げる調整を行ってもよい。このように構成することで、コンデンサ電圧が際限なく下がることを防ぎ、可能な限り元々の指令値に近い値のコンデンサ電圧とすることができる。
【０１３７】
また、ステップＳ２０５において、指令値調整部２１は、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを下げる調整を行いながら、コンデンサ電圧を取得して負側振幅値を演算し、その負側振幅値が負側許容振幅値を下回る直前までを上限として、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを下げる調整を行ってもよい。このように構成することで、コンデンサ電圧が際限なく下がることを防ぎ、平滑コンデンサ１３のリプル電圧成分の振幅値と許容振幅値の間にマージンを置くことができる。
【０１３８】
また、ステップＳ２０７において、指令値調整部２１は、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを上げる調整を行いながら、コンデンサ電圧を取得して正側振幅値を演算し、その正側振幅値が正側許容振幅値を上回るまで、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを上げる調整を行ってもよい。このように構成することで、コンデンサ電圧が際限なく上がることを防ぎ、可能な限り元々の指令値に近い値のコンデンサ電圧とすることができる。
【０１３９】
また、ステップＳ２０７において、指令値調整部２１は、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを上げる調整を行いながら、コンデンサ電圧を取得して正側振幅値を演算し、その正側振幅値が正側許容振幅値を上回る直前までを上限として、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを上げる調整を行ってもよい。このように構成することで、コンデンサ電圧が際限なく上がることを防ぎ、平滑コンデンサ１３のリプル電圧成分の振幅値と許容振幅値との間にマージンを置くことができる。
【０１４０】
また、ステップＳ２０９において、指令値調整部２１は、正側振幅値が減少した場合、正側振幅値が正側許容振幅値となるまでを上限として、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを上げる調整を行ってもよい。このように構成することで、平滑コンデンサ１３のコンデンサ電圧を戻す際に、正側振幅値が許容振幅値を超えることを防ぐことができる。
【０１４１】
また、ステップＳ２０９において、指令値調整部２１は、コンデンサ電圧振幅値が減少した場合、負側振幅値が負側許容振幅値となるまでを下限として、調整値Ｖｃ＿ａｄｄを下げる調整を行ってもよい。このように構成することで、平滑コンデンサ１３のコンデンサ電圧を戻す際に、負側振幅値が許容振幅値を超えることを防ぐことができる。
【０１４２】
以上、本実施の形態２によれば、ＡＣ−ＤＣ変換回路とＤＣ−ＤＣ変換回路との間に設けられる平滑コンデンサのコンデンサ電圧を取得し、取得したコンデンサ電圧が電圧許容範囲内に収まるように、コンデンサ電圧指令値を調整するように構成されている。より具体的には、実施の形態２では、取得した平滑コンデンサのコンデンサ電圧の振幅値として、一定の原指令値を基準とした正側振幅値および負側振幅値を演算し、演算した正側振幅値および負側振幅値と、正側許容振幅値と、負側許容振幅値とを比較し、比較結果に基づいて、原指令値に対して加算する調整値を調整することでコンデンサ電圧指令値を調整するように構成されている。
【０１４３】
これにより、電力変換装置の動作中に平滑コンデンサの静電容量減少に起因して、平滑コンデンサのリプル電圧成分の振幅値が許容範囲外となる可能性が生じたとしても、コンデンサ電圧に基づいて、出力電力指令値ではなく、コンデンサ電圧指令値が調整される。したがって、先の実施の形態１と同様の効果が得られ、さらに、出力電力Ｐｏｕｔが必要以上に制限されることを抑制することができる。
【０１４４】
なお、本実施の形態１、２では、第１の電力変換回路がＡＣ／ＤＣ変換回路１１であり、第２の電力変換回路がＤＣ／ＤＣ変換回路１２である電力変換装置１に対して本発明を適用する場合を例示したが、以下の形態の電力変換装置に対しても本発明を適用することで同様の効果が得られる。
【０１４５】
すなわち、第１の電力変換回路がＡＣ−ＤＣ変換回路であり、第２の電力変換回路がインバータ回路である電力変換装置に対しても本発明を適用することができる。また、第１の電力変換回路がＤＣ−ＤＣ変換回路であり、第２の電力変換回路がＤＣ−ＤＣ変換回路である電力変換装置に対しても本発明を適用することができる。さらに、第１の電力変換回路がＤＣ−ＤＣ変換回路であり、第２の電力変換回路がインバータ回路である電力変換装置に対しても本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【０１４６】
１  電力変換装置、１１  ＡＣ−ＤＣ変換回路、１１１  ダイオードブリッジ回路、１１２  平滑リアクトル、１２  ＤＣ−ＤＣ変換回路、１２１  ブリッジ回路、１２２  トランス、１２２ａ  一次側巻線、１２２ｂ  二次側巻線、１２３  ダイオードブリッジ回路、１２４  平滑リアクトル、１３  平滑コンデンサ、１４  入力電圧検出器、１５  入力電流検出器、１６  コンデンサ電圧検出器、１７  出力電圧検出器、１８  出力電流検出器、２  制御装置、２１  指令値調整部、２２  ＡＣ−ＤＣ制御部、２３  ＤＣ−ＤＣ制御部、２４  演算器、２４１  減算器、２４２  ＰＩ制御器、２４３  乗算器、２４４  減算器、２４５  ＰＩ制御器、２４６  ＰＷＭ信号生成器、２５  演算器、２５１  乗算器、２５２  マルチプレクサ、２５３  減算器、２５４  ＰＩ制御器、２５５  ＰＷＭ信号生成器、２６  演算器、２６１  乗算器、２６２  マルチプレクサ、２６３  減算器、２６４  ＰＩ制御器、２７  演算器、２７１  乗算器、２７２  マルチプレクサ、２７３  乗算器、２７４  減算器、２７５  ＰＩ制御器、２７６  ＰＷＭ信号生成器、２８  演算器、２８１  減算器、２８２  ＰＩ制御器、２８３  減算器、２８４  ＰＩ制御器、２８５  ＰＷＭ信号生成器、２９  演算器、２９１  加算器、３  交流電源、４  負荷。
【図１】
2018207627.tif 000003
【図２】
2018207627.tif 000004
【図３】
2018207627.tif 000005
【図４】
2018207627.tif 000006
【図５】
2018207627.tif 000007
【図６】
2018207627.tif 000008
【図７】
2018207627.tif 000009
【図８】
2018207627.tif 000010
【図９】
2018207627.tif 000011
【図１０】
2018207627.tif 000012
【図１１】
2018207627.tif 000013
【図１２】
2018207627.tif 000014
【図１３】
2018207627.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月27日(2018.8.27)
【手続補正１】
【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】
本発明における電力変換装置の制御装置は、平滑コンデンサと、入力側が入力電源に接続され、出力側が平滑コンデンサに接続される第１の電力変換回路と、入力側が平滑コンデンサに接続され、出力側が負荷に接続される第２の電力変換回路と、を備えた電力変換装置を制御する制御装置であって、電力変換装置の負荷への出力電力を制御するための出力電力指令値に出力電力がなり、かつ平滑コンデンサのコンデンサ電圧を制御するためのコンデンサ電圧指令値にコンデンサ電圧がなるように、第１の電力変換回路および第２の電力変換回路を制御する電力変換制御部と、コンデンサ電圧を取得し、取得したコンデンサ電圧が、コンデンサ電圧指令値を基準とした電圧許容範囲内に収まるように、出力電力指令値を調整する指令値調整部と、を備え、指令値調整部は、取得したコンデンサ電圧の振幅値を演算し、演算した振幅値であるコンデンサ電圧振幅値と、電圧許容範囲の上限値を規定し平滑コンデンサの許容リプル電流と第２の電力変換回路の制御系の安定限界とに基づいて決められる許容振幅値とを比較し、比較結果に基づいて、出力電力指令値を調整するものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明における電力変換装置の制御方法は、平滑コンデンサと、入力側が入力電源に接続され、出力側が平滑コンデンサに接続される第１の電力変換回路と、入力側が平滑コンデンサに接続され、出力側が負荷に接続される第２の電力変換回路と、を備えた電力変換装置を制御する制御方法であって、電力変換装置の負荷への出力電力を制御するための出力電力指令値に出力電力がなり、かつ平滑コンデンサのコンデンサ電圧を制御するためのコンデンサ電圧指令値にコンデンサ電圧がなるように、第１の電力変換回路および第２の電力変換回路を制御するステップと、コンデンサ電圧を取得し、取得したコンデンサ電圧が、コンデンサ電圧指令値を基準とした電圧許容範囲内に収まるように、出力電力指令値を調整するステップと、を備え、出力電力指令値を調整するステップでは、取得したコンデンサ電圧の振幅値を演算し、演算した振幅値であるコンデンサ電圧振幅値と、電圧許容範囲の上限値を規定し平滑コンデンサの許容リプル電流と第２の電力変換回路の制御系の安定限界とに基づいて決められる許容振幅値とを比較し、比較結果に基づいて、出力電力指令値を調整するものである。
【手続補正３】
【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】
平滑コンデンサと、
入力側が入力電源に接続され、出力側が前記平滑コンデンサに接続される第１の電力変換回路と、
入力側が前記平滑コンデンサに接続され、出力側が負荷に接続される第２の電力変換回路と、
を備えた電力変換装置を制御する制御装置であって、
前記電力変換装置の前記負荷への出力電力を制御するための出力電力指令値に前記出力電力がなり、かつ前記平滑コンデンサのコンデンサ電圧を制御するためのコンデンサ電圧指令値に前記コンデンサ電圧がなるように、前記第１の電力変換回路および前記第２の電力変換回路を制御する電力変換制御部と、
前記コンデンサ電圧を取得し、取得した前記コンデンサ電圧が電圧許容範囲内に収まるように、前記出力電力指令値を調整する指令値調整部と、
を備え、
前記指令値調整部は、
取得した前記コンデンサ電圧の振幅値を演算し、演算した前記振幅値であるコンデンサ電圧振幅値と、前記電圧許容範囲の上限値を規定し前記平滑コンデンサの許容リプル電流と前記第２の電力変換回路の制御系の安定限界とに基づいて決められる許容振幅値とを比較し、比較結果に基づいて、前記出力電力指令値を調整する
電力変換装置の制御装置。
【請求項２】
前記指令値調整部は、
前記比較結果として、前記コンデンサ電圧振幅値が前記許容振幅値よりも大きい場合、前記出力電力指令値を下げる調整を行う
請求項１に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項３】
前記指令値調整部は、
前記出力電力指令値を下げる調整を行った後、前記比較結果として、前記コンデンサ電圧振幅値が前記許容振幅値以下となった場合、前記出力電力指令値を上げる調整を行う
請求項２に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項４】
前記指令値調整部は、
前記調整後の前記出力電力指令値が設定値以下となった場合、前記電力変換装置の駆動を停止する、または警告を行う
請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項５】
平滑コンデンサと、
入力側が入力電源に接続され、出力側が前記平滑コンデンサに接続される第１の電力変換回路と、
入力側が前記平滑コンデンサに接続され、出力側が負荷に接続される第２の電力変換回路と、
を備えた電力変換装置を制御する制御装置であって、
前記電力変換装置の前記負荷への出力電力を制御するための出力電力指令値に前記出力電力がなり、かつ前記平滑コンデンサのコンデンサ電圧を制御するためのコンデンサ電圧指令値に前記コンデンサ電圧がなるように、前記第１の電力変換回路および前記第２の電力変換回路を制御する電力変換制御部と、
前記コンデンサ電圧を取得し、取得した前記コンデンサ電圧が電圧許容範囲内に収まるように、前記コンデンサ電圧指令値を調整する指令値調整部と、
を備え、
前記指令値調整部は、
取得した前記コンデンサ電圧の振幅値として、一定の原指令値を基準とした正側振幅値および負側振幅値を演算し、演算した前記正側振幅値および前記負側振幅値と、前記原指令値を基準とした正側の前記電圧許容範囲の上限値を規定する正側許容振幅値と、前記原指令値を基準とした負側の前記電圧許容範囲の下限値を規定する負側許容振幅値とを比較し、比較結果に基づいて、前記原指令値に対して加算する調整値を調整することで前記コンデンサ電圧指令値を調整する
電力変換装置の制御装置。
【請求項６】
前記指令値調整部は、
前記比較結果として、前記正側振幅値が、前記正側許容振幅値よりも大きく、かつ前記負側振幅値が前記負側許容振幅値以下である場合、前記コンデンサ電圧指令値を下げる調整を行う
請求項５に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項７】
前記指令値調整部は、
前記比較結果として、前記正側振幅値が、前記正側許容振幅値以下であり、かつ前記負側振幅値が前記負側許容振幅値よりも大きい場合、前記コンデンサ電圧指令値を上げる調整を行う
請求項５または６に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項８】
前記指令値調整部は、
前記コンデンサ電圧指令値を調整した後、前記比較結果として、前記正側振幅値が、前記正側許容振幅値以下となり、かつ前記負側振幅値が前記負側許容振幅値以下となった場合、前記コンデンサ電圧指令値を調整する前の元の値に戻す
請求項５から７のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項９】
前記電力変換制御部は、
前記出力電力指令値および前記コンデンサ電圧指令値を用いて、前記第１の電力変換回路および前記第２の電力変換回路を制御する制御モードとして、前記第２の電力変換回路から前記負荷へ出力される出力電流を制御するための出力電流指令値に前記出力電流がなるように制御する出力電流制御モードを有する
請求項１から８のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項１０】
前記電力変換制御部は、
前記出力電力指令値および前記コンデンサ電圧指令値を用いて、前記第１の電力変換回路および前記第２の電力変換回路を制御する制御モードとして、前記入力電源から前記第１の電力変換回路へ入力される入力電流を制御するための入力電流指令値に前記入力電流がなるように制御する入力電流制御モードを有する
請求項１から９のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項１１】
前記電力変換制御部は、
前記出力電力指令値および前記コンデンサ電圧指令値を用いて、前記第１の電力変換回路および前記第２の電力変換回路を制御する制御モードとして、前記第２の電力変換回路から前記負荷へ出力される出力電圧を制御するための出力電圧指令値に前記出力電圧がなるように制御する出力電圧制御モードを有する
請求項１から１０のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項１２】
前記第１の電力変換回路および前記第２の電力変換回路の組み合わせは、以下の（Ａ）〜（Ｄ）のいずれかの組み合わせである
（Ａ）第１の電力変換回路がＡＣ−ＤＣ変換回路であり、第２の電力変換回路がＤＣ−ＤＣ変換回路である
（Ｂ）第１の電力変換回路がＡＣ−ＤＣ変換回路であり、第２の電力変換回路がインバータ回路である
（Ｃ）第１の電力変換回路がＤＣ−ＤＣ変換回路であり、第２の電力変換回路がＤＣ−ＤＣ変換回路である
（Ｄ）第１の電力変換回路がＤＣ−ＤＣ変換回路であり、第２の電力変換回路がインバータ回路である
請求項１から１１のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項１３】
平滑コンデンサと、
入力側が入力電源に接続され、出力側が前記平滑コンデンサに接続される第１の電力変換回路と、
入力側が前記平滑コンデンサに接続され、出力側が負荷に接続される第２の電力変換回路と、
を備えた電力変換装置を制御する制御方法であって、
前記電力変換装置の前記負荷への出力電力を制御するための出力電力指令値に前記出力電力がなり、かつ前記平滑コンデンサのコンデンサ電圧を制御するためのコンデンサ電圧指令値に前記コンデンサ電圧がなるように、前記第１の電力変換回路および前記第２の電力変換回路を制御するステップと、
前記コンデンサ電圧を取得し、取得した前記コンデンサ電圧が電圧許容範囲内に収まるように、前記出力電力指令値を調整するステップと、
を備え、
前記出力電力指令値を調整するステップでは、
取得した前記コンデンサ電圧の振幅値を演算し、演算した前記振幅値であるコンデンサ電圧振幅値と、前記電圧許容範囲の上限値を規定し前記平滑コンデンサの許容リプル電流と前記第２の電力変換回路の制御系の安定限界とに基づいて決められる許容振幅値とを比較し、比較結果に基づいて、前記出力電力指令値を調整する
電力変換装置の制御方法。
【請求項１４】
平滑コンデンサと、
入力側が入力電源に接続され、出力側が前記平滑コンデンサに接続される第１の電力変換回路と、
入力側が前記平滑コンデンサに接続され、出力側が負荷に接続される第２の電力変換回路と、
を備えた電力変換装置を制御する制御方法であって、
前記電力変換装置の前記負荷への出力電力を制御するための出力電力指令値に前記出力電力がなり、かつ前記平滑コンデンサのコンデンサ電圧を制御するためのコンデンサ電圧指令値に前記コンデンサ電圧がなるように、前記第１の電力変換回路および前記第２の電力変換回路を制御するステップと、
前記コンデンサ電圧を取得し、取得した前記コンデンサ電圧が電圧許容範囲内に収まるように、前記コンデンサ電圧指令値を調整するステップと、
を備え、
前記コンデンサ電圧指令値を調整するステップでは、
取得した前記コンデンサ電圧の振幅値として、一定の原指令値を基準とした正側振幅値および負側振幅値を演算し、演算した前記正側振幅値および前記負側振幅値と、前記原指令値を基準とした正側の前記電圧許容範囲の上限値を規定する正側許容振幅値と、前記原指令値を基準とした負側の前記電圧許容範囲の下限値を規定する負側許容振幅値とを比較し、比較結果に基づいて、前記原指令値に対して加算する調整値を調整することで前記コンデンサ電圧指令値を調整する
電力変換装置の制御方法。