(57)【要約】【課題】第１変換部と第２変換部とを有する電力変換装置において、第１変換部の動作を制御する第１制御部の演算負荷を軽減する。【解決手段】第１制御部３は、第１スイッチング回路１１を駆動する第１駆動信号を第１変換部１へ出力し、第２制御部４は、第２スイッチング回路２１を駆動する第２駆動信号を第２変換部２へ出力する。第２制御部４は、電圧検出器Ｖ１で検出された電圧に基づいて、第１駆動信号の生成に必要な第１指令値を第１制御演算部４１で演算し、第１指令値を含む第１制御指令信号を、絶縁通信部５を介して第１制御部３へ送信する。第１制御部３の第１駆動信号生成部３１は、第１制御指令信号に基づいて、第１駆動信号を生成する。第２制御部４は、さらに、第２駆動信号の生成に必要な第２指令値を第２制御演算部４２で演算し、この第２指令値を含む第２制御指令信号に基づいて、第２駆動信号生成部４３で第２駆動信号を生成する。【選択図】図１
2018129952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と負荷との間に設けられる電力変換装置であって、
前記直流電源の電圧が入力される第１変換部と、
前記第１変換部の出力電圧が入力される第２変換部と、
前記第１変換部の動作を制御する第１制御部と、
前記第２変換部の動作を制御する第２制御部と、を備え、
前記第１変換部は、入力側と出力側が絶縁されていて、入力側に前記直流電源の電圧をスイッチングする第１スイッチング回路を有し、
前記第２変換部は、前記第１変換部の出力電圧をスイッチングする第２スイッチング回路を有する、電力変換装置において、
前記第１変換部の出力電圧を検出する電圧検出器と、
前記第１制御部と前記第２制御部との間に、両制御部を絶縁するように設けられ、前記第２制御部から受信した信号を前記第１制御部へ送信する、絶縁通信部と、をさらに備え、
前記第１制御部は、前記第１スイッチング回路を駆動する第１駆動信号を前記第１変換部へ出力し、
前記第２制御部は、前記第２スイッチング回路を駆動する第２駆動信号を前記第２変換部へ出力し、
前記第２制御部は、前記電圧検出器で検出された電圧に基づいて、前記第１駆動信号の生成に必要な第１指令値を演算し、前記第１指令値を含む第１制御指令信号を、前記絶縁通信部を介して前記第１制御部へ送信し、
前記第１制御部は、前記第１制御指令信号に基づいて、前記第１駆動信号を生成し、
前記第２制御部は、さらに、前記第２駆動信号の生成に必要な第２指令値を演算し、前記第２指令値を含む第２制御指令信号に基づいて、前記第２駆動信号を生成する、ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記第１制御指令信号は、前記第１指令値に基づいて前記第２制御部が生成したＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）信号であり、
前記第１制御部は、前記ＰＦＭ信号の周波数を監視し、当該周波数に追従してＰＦＭ信号を生成し、当該ＰＦＭ信号を前記第１駆動信号として前記第１変換部へ出力する、ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記第１制御指令信号は、前記第１指令値に基づいて前記第２制御部が生成したＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号であり、
前記第１制御部は、前記ＰＷＭ信号のデューティ値を監視し、当該デューティ値に追従してＰＷＭ信号を生成し、当該ＰＷＭ信号を前記第１駆動信号として前記第１変換部へ出力する、ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電力変換装置において、
前記第２制御部は、
前記第１指令値を演算して前記第１制御指令信号を出力する第１制御演算部と、
前記第２指令値を演算して前記第２制御指令信号を出力する第２制御演算部と、を含むことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電力変換装置において、
前記第２制御部は、
前記第１指令値を演算して前記第１制御指令信号を出力するとともに、前記第２指令値を演算して前記第２制御指令信号を出力する、１つの制御演算部を含む、ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の電力変換装置において、
前記第１変換部は、前記直流電源の電圧を前記第１スイッチング回路によりスイッチングして、所定レベルの直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータであり、
前記第２変換部は、前記第１変換部の出力電圧を前記第２スイッチング回路によりスイッチングして、交流電圧に変換するＤＣ−ＡＣインバータである、ことを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源と負荷との間に設けられる、ＤＣ−ＤＣコンバータやＤＣ−ＡＣインバータなどの電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、直流電源の電圧を昇圧または降圧して負荷へ供給するＤＣ−ＤＣコンバータは、各種機器の電源装置として今日広く用いられている。入力側と出力側がトランスによって絶縁された絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータでは、トランスの一次側に、直流電源の直流電圧をスイッチングして交流電圧に変換するスイッチング回路が設けられ、トランスの二次側に、変換された交流電圧を整流して直流電圧に変換する整流回路が設けられている。
【０００３】
このような絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータにおいては、一次側のスイッチング回路の動作を制御する制御部と、二次側の出力電圧を検出する電圧検出器とが設けられる。電圧検出器で検出された出力電圧は、フィードバック信号として一次側の制御部に入力される。制御部は、このフィードバック信号に基づいて、スイッチング回路のスイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成し、この駆動信号によりスイッチング素子をオン・オフさせる。駆動信号としては、ＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）信号や、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号などが用いられる。
【０００４】
絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータでは、入力側と出力側とが絶縁されているので、上述したフィードバック信号を信号線によって、直接出力側から入力側へ伝送することはできない。このため、フィードバック経路に、トランスやフォトカプラなどの絶縁通信部が必要となる。絶縁通信部は、出力側の電圧検出器からのフィードバック信号を受信し、これを絶縁しつつ入力側の制御部へ送信する。特許文献１〜３には、このような絶縁通信部を備えた絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータが記載されている。特許文献４には、入出力間の絶縁通信部として、従来のフォトカプラに代えて、非光半導体素子である逆レベルＨＶＩＣ（High Voltage Integrated Circuit）を用いることが記載されている。
【０００５】
ところで、電力変換装置には、ＤＣ−ＤＣコンバータ単体から構成されるものだけでなく、ＤＣ−ＤＣコンバータ（第１変換部）の後段に、ＤＣ−ＡＣインバータや他のＤＣ−ＤＣコンバータなど（第２変換部）が設けられたものがある。このような電力変換装置では、第２変換部もスイッチング回路を備えており、このスイッチング回路を制御するための制御部（第２制御部）が、第１変換部の制御部（第１制御部）とは別に設けられる。そして、第１制御部と第２制御部とは、前述の絶縁通信部により絶縁されている。
【０００６】
第１制御部は、第１変換部の出力電圧に基づいて、第１変換部のスイッチング回路を駆動するための駆動信号の生成に必要な指令値を演算し、この指令値に基づいて駆動信号を生成する。同様に、第２制御部は、第２変換部の出力電圧に基づいて、第２変換部のスイッチング回路を駆動するための駆動信号の生成に必要な指令値を演算し、この指令値に基づいて駆動信号を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１６−１８９６７３号公報
【特許文献２】特開２０１６−７３１０８号公報
【特許文献３】特開２０１１−１８８６３２号公報
【特許文献４】特開２００１−１４７２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、第１変換部と第２変換部とを有する電力変換装置において、第１変換部の動作を制御する第１制御部の演算負荷を軽減することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電力変換装置は、直流電源と負荷との間に設けられる電力変換装置であって、直流電源の電圧が入力される第１変換部と、この第１変換部の出力電圧が入力される第２変換部と、第１変換部の動作を制御する第１制御部と、第２変換部の動作を制御する第２制御部とを備えている。第１変換部は、入力側と出力側が絶縁されていて、入力側に直流電源の電圧をスイッチングする第１スイッチング回路を有している。第２変換部は、第１変換部の出力電圧をスイッチングする第２スイッチング回路を有している。また、第１変換部の出力電圧を検出する電圧検出器と、第２制御部から受信した信号を第１制御部へ送信する絶縁通信部とが備わっている。絶縁通信部は、第１制御部と第２制御部との間に、両制御部を絶縁するように設けられる。第１制御部は、第１スイッチング回路を駆動する第１駆動信号を第１変換部へ出力し、第２制御部は、第２スイッチング回路を駆動する第２駆動信号を第２変換部へ出力する。第２制御部は、電圧検出器で検出された電圧に基づいて、第１駆動信号の生成に必要な第１指令値を演算し、第１指令値を含む第１制御指令信号を、絶縁通信部を介して第１制御部へ送信する。第１制御部は、第１制御指令信号に基づいて、第１駆動信号を生成する。第２制御部は、さらに、第２駆動信号の生成に必要な第２指令値を演算し、この第２指令値を含む第２制御指令信号に基づいて、第２駆動信号を生成する。
【００１０】
このような電力変換装置によれば、第１駆動信号の生成に必要な第１指令値が、第２制御部で演算され、第１制御部は、第２制御部から絶縁通信部を介して、第１指令値を受信する。このため、第１制御部では、第１指令値の演算が不要となり、第２制御部から受信した第１指令値に基づいて、第１駆動信号を生成するだけでよいので、第１制御部の演算負荷を軽減することができる。
【００１１】
本発明において、第１制御指令信号は、たとえば、第１指令値に基づいて第２制御部が生成したＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）信号である。この場合、第１制御部は、上記ＰＦＭ信号の周波数を監視し、当該周波数に追従してＰＦＭ信号を生成し、当該ＰＦＭ信号を第１駆動信号として第１変換部へ出力する。
【００１２】
また、第１制御指令信号は、たとえば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号であってもよい。この場合、第１制御部は、上記ＰＷＭ信号のデューティ値を監視し、当該デューティ値に追従してＰＷＭ信号を生成し、当該ＰＷＭ信号を第１駆動信号として第１変換部へ出力する。
【００１３】
本発明において、第２制御部は、第１指令値を演算して第１制御指令信号を出力する第１制御演算部と、第２指令値を演算して第２制御指令信号を出力する第２制御演算部とを含むものであってもよい。
【００１４】
また、第２制御部は、第１指令値を演算して第１制御指令信号を出力するとともに、第２指令値を演算して第２制御指令信号を出力する、１つの制御演算部を含むものであってもよい。
【００１５】
本発明において、第１変換部は、直流電源の電圧を第１スイッチング回路によりスイッチングして、所定レベルの直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータであってもよく、第２変換部は、第１変換部の出力電圧を第２スイッチング回路によりスイッチングして、交流電圧に変換するＤＣ−ＡＣインバータであってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第１変換部と第２変換部とを有する電力変換装置において、第１変換部の動作を制御する第１制御部の演算負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態による電力変換装置の回路図である。
【図２】第１制御指令信号と第１駆動信号の一例を示すタイムチャートである。
【図３】第１制御指令信号と第１駆動信号の他の例を示すタイムチャートである。
【図４】第１制御指令信号と第１駆動信号のさらに他の例を示すタイムチャートである。
【図５】第１制御指令信号と第１駆動信号のさらに他の例を示すタイムチャートである。
【図６】第１制御指令信号と第１駆動信号のさらに他の例を示すタイムチャートである。
【図７】第１制御指令信号と第１駆動信号のさらに他の例を示すタイムチャートである。
【図８】本発明の他の実施形態による電力変換装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る電力変換装置の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一の符号を付してある。
【００１９】
最初に、図１を参照して、電力変換装置の構成につき説明する。図１において、電力変換装置１００は、直流電源Ｂと負荷６との間に設けられる。この電力変換装置１００は、バッテリ（直流電源Ｂ）の電圧を昇圧または降圧して交流に変換し、交流電源を使用する家電製品（たとえばヘアドライヤー、掃除機）などの負荷６へ供給する電源装置として用いられる。
【００２０】
電力変換装置１００には、第１変換部１、第２変換部２、第１制御部３、第２制御部４、絶縁通信部５、電圧検出器Ｖ１、電圧検出器Ｖ２、電流検出器Ａ、およびスイッチＳＷが備わっている。第１変換部１には、スイッチＳＷを介して直流電源Ｂの電圧が入力され、第２変換部２には、第１変換部１の出力電圧が入力される。第１制御部３は、第１変換部１の動作を制御し、第２制御部４は、第２変換部２の動作を制御する。絶縁通信部５は、第１制御部３と第２制御部４との間に設けられている。電圧検出器Ｖ１は、第１変換部１の出力電圧を検出する。電圧検出器Ｖ２は、第２変換部２の出力電圧を検出する。電流検出器Ａは、第２変換部２の出力電流を検出する。
【００２１】
第１変換部１は、直流電源Ｂの電圧をスイッチングして昇圧または降圧する、公知のＤＣ−ＤＣコンバータからなる。第１変換部１の入力側と出力側は、トランスＴＲによって絶縁されている。トランスＴＲの一次側（入力側）には、第１スイッチング回路１１、インダクタＬ１、コンデンサＣ１、および一次巻線Ｗ１が設けられている。トランスＴＲの二次側（出力側）には、ダイオードＤ１〜Ｄ４、コンデンサＣ２、および二次巻線Ｗ２が設けられている。
【００２２】
トランスＴＲの一次側において、第１スイッチング回路１１は、直流電源Ｂの電圧をスイッチングする回路であって、ブリッジ接続された４つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を有している。これらのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、それぞれＭＯＳ型のＦＥＴからなる。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３のドレインは、スイッチＳＷを介して直流電源Ｂの正極に接続される。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ３のソースは、それぞれスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４のドレインに接続されている。スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４のソースは、グランドに接地されている。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の各ゲートは、第１制御部３の後述する第１駆動信号生成部３１に接続されている（接続線の図示は省略）。
【００２３】
インダクタＬ１の一端は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の接続点に接続されている。インダクタＬ１の他端は、一次巻線Ｗ１の一端に接続されている。一次巻線Ｗ１の他端には、コンデンサＣ１の一端が接続されている。コンデンサＣ１の他端は、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の接続点に接続されている。なお、インダクタＬ１としてトランスＴＲの漏れインダクタンスを利用する場合もある。
【００２４】
トランスＴＲの二次側において、４つのダイオードＤ１〜Ｄ４は、ブリッジ接続されていて整流回路を構成している。コンデンサＣ２は、平滑用のコンデンサである。ダイオードＤ１、Ｄ３のカソードは、コンデンサＣ２の一端とともに、第１変換部１の出力ラインａに接続されている。ダイオードＤ１、Ｄ３のアノードは、それぞれダイオードＤ２、Ｄ４のカソードに接続されている。ダイオードＤ２、Ｄ４のアノードは、コンデンサＣ２の他端とともに、第１変換部１の出力ラインｂに接続されている。出力ラインｂは、グランドに接地されている。二次巻線Ｗ２の一端は、ダイオードＤ１、Ｄ２の接続点に接続され、二次巻線Ｗ２の他端は、ダイオードＤ３、Ｄ４の接続点に接続されている。
【００２５】
電圧検出器Ｖ１は、出力ラインａ、ｂ間の電圧、すなわち第１変換部１の出力電圧を検出する。電圧検出器Ｖ１で検出された電圧は、フィードバック信号として、第２制御部４の後述する第１制御演算部４１に与えられ、また後述する第２制御演算部４２にも与えられる。
【００２６】
第２変換部２は、第１変換部１の出力電圧を降圧して交流電圧に変換する、公知のＤＣ−ＡＣインバータからなる。第２変換部２には、第２スイッチング回路２１、インダクタＬ２、インダクタＬ３、およびコンデンサＣ３が設けられている。
【００２７】
第２スイッチング回路２１は、第１変換部１から出力される直流電圧をスイッチングする回路であって、ブリッジ接続された４つのスイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８を有している。これらのスイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８も、それぞれＭＯＳ型のＦＥＴからなる。スイッチング素子Ｑ５、Ｑ７のドレインは、第１変換部１の出力ラインａに接続されている。スイッチング素子Ｑ５、Ｑ７のソースは、それぞれスイッチング素子Ｑ６、Ｑ８のドレインに接続されている。スイッチング素子Ｑ６、Ｑ８のソースは、第１変換部１の出力ラインｂに接続されている。スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８の各ゲートは、第２制御部４の後述する第２駆動信号生成部４３に接続されている（接続線の図示は省略）。
【００２８】
インダクタＬ２の一端は、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６の接続点に接続されている。インダクタＬ２の他端は、コンデンサＣ３の一端とともに、第２変換部２の出力ラインｃに接続されている。インダクタＬ３の一端は、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８の接続点に接続されている。インダクタＬ３の他端は、コンデンサＣ３の他端とともに、第２変換部２の出力ラインｄに接続されている。出力ラインｃ、ｄには、負荷６が接続される。
【００２９】
電圧検出器Ｖ２は、出力ラインｃ、ｄ間の電圧、すなわち第２変換部２の出力電圧を検出する。電流検出器Ａは、出力ラインｃ、ｄに流れる電流、すなわち第２変換部２の出力電流を検出する。電圧検出器Ｖ２で検出された電圧と、電流検出器Ａで検出された電流とは、それぞれフィードバック信号として、後述する第２制御演算部４２に与えられる。
【００３０】
第１制御部３は、マイクロコンピュータからなり、第１スイッチング回路１１を駆動するための第１駆動信号を生成する第１駆動信号生成部３１を有している。第２制御部４も、マイクロコンピュータからなり、第２スイッチング回路２１を駆動するための第２駆動信号を生成する第２駆動信号生成部４３を有している。また、第２制御部４には、第１制御演算部４１と、第２制御演算部４２とが備わっている。第１制御演算部４１は、電圧検出器Ｖ１で検出された電圧に基づいて、第１駆動信号の生成に必要な第１指令値を演算する。第２制御演算部４２は、電圧検出器Ｖ１で検出された電圧と、電圧検出器Ｖ２で検出された電圧と、電流検出器Ａで検出された電流とに基づいて、第２駆動信号の生成に必要な第２指令値を演算する。なお、これらの指令値は、具体的には、たとえば信号の周波数やデューティ値である（詳細は後述）。
【００３１】
絶縁通信部５は、第１制御部３と第２制御部４との間に、両制御部３、４を絶縁するように設けられている。絶縁通信部５としては、たとえばパルストランスが用いられる。また、パルストランスに代えて、フォトカプラを用いることもできる。絶縁通信部５の入力側（受信側）は、第２制御部４の第１制御演算部４１に接続され、出力側（送信側）は、第１制御部３の第１駆動信号生成部３１に接続されている。絶縁通信部５は、第１制御演算部４１から受信した信号を、絶縁しつつ第１駆動信号生成部３１へ送信する。
【００３２】
次に、上記構成からなる電力変換装置１００の動作を説明する。以下では、公知の回路からなる第１変換部１と第２変換部２の動作については簡単に説明し、本発明の特徴である第１制御部３および第２制御部４の動作について詳細に説明する。
【００３３】
第１変換部１は、スイッチＳＷがオンし、第１制御部３から第１駆動信号が入力されることにより、動作を開始する。第１スイッチング回路１１では、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４が、第１駆動信号生成部３１から与えられる第１駆動信号によりオン・オフ動作を行う。第１駆動信号は、たとえば、図２の（ｂ）〜（ｅ）に示されているような、ＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation：パルス周波数変調）信号である。（ｂ）〜（ｅ）のＰＦＭ信号は、それぞれスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のゲートに与えられる。ＰＦＭ信号がＨ（ハイレベル）の区間ではスイッチング素子がオンとなり、ＰＦＭ信号がＬ（ローレベル）の区間ではスイッチング素子がオフとなる。
【００３４】
このＰＦＭ信号により、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４が対をなしてオン・オフし、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３が対をなしてオン・オフすることで、直流電源Ｂの電圧がスイッチングされ、交流電圧に変換される。この交流電圧は、インダクタＬ１、トランスＴＲの励磁インダクタンス、およびコンデンサＣ１によるＬＬＣ共振動作により昇圧され、トランスＴＲの二次側に伝達される。トランスＴＲの二次側では、昇圧された交流電圧がダイオードＤ１〜Ｄ４で整流され、コンデンサＣ２で平滑された後、直流電圧として出力ラインａ、ｂへ出力される。
【００３５】
第２変換部２の第２スイッチング回路２１では、スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８が、第２駆動信号生成部４３から与えられる第２駆動信号によりオン・オフ動作を行う。この第２駆動信号は、本実施形態ではＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）信号である（図示は省略）。この信号により、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ８が対をなしてオン・オフし、スイッチング素子Ｑ６、Ｑ７が対をなしてオン・オフすることで、第１変換部１から出力された直流電圧がスイッチングされ、交流電圧に変換される。この交流電圧は、平滑用のインダクタＬ２、Ｌ３により平滑化されて降圧された後、出力ラインｃ、ｄへ出力されて負荷６に供給される。
【００３６】
ところで、第１駆動信号生成部３１において図２（ｂ）〜（ｅ）のようなＰＦＭ信号を生成するためには、第１変換部１の出力電圧、すなわち電圧検出器Ｖ１の検出値のフィードバックにより、ＰＦＭ信号の生成に必要な指令値を算出する必要がある。ＰＦＭ信号の場合は、図２（ｂ）に示した周波数ｆ１〜ｆ３が指令値となる。従来は、第１変換部１の出力電圧を一次側の第１制御部３にフィードバックして、第１制御部３で指令値の演算を行っていたが、本発明では、第１変換部１の出力電圧を二次側の第２制御部４にフィードバックして、第１制御演算部４１で指令値の演算を行う。
【００３７】
詳しくは、第１制御演算部４１では、電圧検出器Ｖ１からフィードバックされる第１変換部１の出力電圧値と、所定の目標電圧値とを比較して、その偏差を算出し、当該偏差がゼロとなるように、生成すべきＰＦＭ信号の周波数（第１指令値）を演算する。そして、この演算結果に基づき、第１制御演算部４１は、図２（ａ）に示すような第１制御指令信号を生成する。この第１制御指令信号は、演算された周波数ｆ１〜ｆ３を持ったＰＦＭ信号である。つまり、第１制御指令信号は、第１指令値を含む信号である。第１制御演算部４１は、この第１制御指令信号を、絶縁通信部５を介して第１制御部３の第１駆動信号生成部３１へ送信する。
【００３８】
第１駆動信号生成部３１は、絶縁通信部５から第１制御指令信号を受信すると、当該信号の周波数を監視し、その周波数に追従して第１駆動信号であるＰＦＭ信号を生成する。より具体的には、図２において、（ａ）のように、時刻ｔ１では第１制御指令信号の周波数はｆ１であるから、第１駆動信号生成部３１は、これに追従して（ｂ）〜（ｅ）のような周波数がｆ１である４つのＰＦＭ信号を生成する。なお、（ｃ）、（ｄ）のＰＦＭ信号は、（ｂ）、（ｅ）のＰＦＭ信号を反転した信号となっている。その後、（ａ）のように、時刻ｔ２で第１制御指令信号の周波数がｆ１からｆ２に変化すると、第１駆動信号生成部３１は、これに追従して（ｂ）〜（ｅ）のように、周波数がｆ２である４つのＰＦＭ信号を生成する。さらにその後、（ａ）のように、時刻ｔ３で第１制御指令信号の周波数がｆ２からｆ３に変化すると、第１駆動信号生成部３１は、これに追従して（ｂ）〜（ｅ）のように、周波数がｆ３である４つのＰＦＭ信号を生成する。前述したように、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４が対をなしてオン・オフするので、（ｂ）と（ｅ）のＰＦＭ信号は同じ信号となる。また、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３が対をなしてオン・オフするので、（ｃ）と（ｄ）のＰＦＭ信号は同じ信号となる。
【００３９】
一方、第２制御部４においては、第２駆動信号の生成に必要な第２指令値を、第２制御演算部４２が演算する。これは従来から行われている処理である。第２制御演算部４２は、電圧検出器Ｖ１、Ｖ２の各検出値と、電流検出器Ａの検出値とに基づいて、第２駆動信号（ＰＷＭ信号）の第２指令値（デューティ値）を演算し、この第２指令値を含む第２制御指令信号を第２駆動信号生成部４３へ出力する。第２駆動信号生成部４３は、第２制御指令信号により与えられる第２指令値に基づいて、第２スイッチング回路２１を駆動するＰＷＭ信号（図示省略）を生成する。
【００４０】
上述した実施形態によると、第１スイッチング回路１１を駆動するＰＦＭ信号（第１駆動信号）の生成に必要な第１指令値は、第１制御部３ではなく、第２制御部４で演算される。そして、第２制御部４は、演算した第１指令値を含む第１制御指令信号を、絶縁通信部５を介して、第１制御部３へ出力する。すなわち、従来は第１制御部３で行っていた第１指令値の演算を第２制御部４が行い、第１制御部３は、第２制御部４からＰＦＭ信号の形で第１指令値を受信するようになっている（図２（ａ））。このため、第１制御部３では、第１指令値の演算が不要となり、第２制御部４から受信した第１指令値に基づいて、第１駆動信号生成部３１でＰＦＭ信号を生成するだけでよいので、第１制御部３の演算負荷を軽減することができる。その結果、第１制御部３に安価なマイクロコンピュータを使用することができる。一方、第２制御部４を構成するマイクロコンピュータは、もともと演算機能を有していることから、第１指令値の演算処理が追加されても、コストが極端に上昇することはない。
【００４１】
なお、第１制御部３と第２制御部４の一方の演算負荷を軽減しようとした場合、第１制御部３に演算処理を集約する（制御演算部４１、４２を第１制御部３に設ける）と、絶縁通信部５を複数設ける必要があり、部品点数が増えるという問題がある。しかるに、本実施形態のように第２制御部４に演算処理を集約することで、絶縁通信部５は１つで済み、部品点数の増加を抑制することができる。
【００４２】
図３は、第１制御演算部４１が出力する第１制御指令信号と、第１駆動信号生成部３１が生成する第１駆動信号の他の例を示している。本例では、第１駆動信号が、（ｂ）〜（ｅ）に示されているような、ＰＷＭ信号である。（ｂ）〜（ｅ）のＰＷＭ信号は、それぞれスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のゲートに与えられる。ＰＷＭ信号がＨ（ハイレベル）の区間ではスイッチング素子がオンとなり、ＰＷＭ信号がＬ（ローレベル）の区間ではスイッチング素子がオフとなる。
【００４３】
ＰＷＭ信号の場合は、図３（ｂ）に示したデューティ値Ｄ１〜Ｄ３が、第１指令値となる。ＴはＰＷＭ信号の周期を表している。第１制御演算部４１は、生成すべきＰＷＭ信号のデューティ値（第１指令値）を演算し、その演算結果に基づき、図３（ａ）に示すような第１制御指令信号を生成する。この第１制御指令信号は、演算されたデューティ値Ｄ１〜Ｄ３を持ったＰＷＭ信号、すなわち第１指令値を含む信号である。第１制御演算部４１は、この第１制御指令信号を、絶縁通信部５を介して第１駆動信号生成部３１へ送信する。
【００４４】
第１駆動信号生成部３１は、絶縁通信部５から第１制御指令信号を受信すると、当該信号のデューティ値を監視し、そのデューティ値に追従して第１駆動信号であるＰＷＭ信号を生成する。より具体的には、図３において、（ａ）のように、時刻ｔ１では第１制御指令信号のデューティ値はＤ１であるから、第１駆動信号生成部３１は、これに追従して（ｂ）、（ｅ）のようなデューティ値がＤ１であるＰＷＭ信号と、これらを反転した（ｃ）、（ｄ）のようなＰＷＭ信号を生成する。その後、（ａ）のように、時刻ｔ２で第１制御指令信号のデューティ値がＤ１からＤ２に変化すると、第１駆動信号生成部３１は、これに追従して（ｂ）、（ｅ）のようなデューティ値がＤ２であるＰＷＭ信号と、これらを反転した（ｃ）、（ｄ）のようなＰＷＭ信号を生成する。さらにその後、（ａ）のように、時刻ｔ３で第１制御指令信号のデューティ値がＤ２からＤ３に変化すると、第１駆動信号生成部３１は、これに追従して（ｂ）、（ｅ）のようなデューティ値がＤ３であるＰＷＭ信号と、これらを反転した（ｃ）、（ｄ）のようなＰＷＭ信号を生成する。前述したように、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４が対をなしてオン・オフするので、（ｂ）と（ｅ）のＰＷＭ信号は同じ信号となる。また、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３が対をなしてオン・オフするので、（ｃ）と（ｄ）のＰＷＭ信号は同じ信号となる。
【００４５】
図４は、第１制御指令信号と第１駆動信号のさらに他の例を示している。本例は、図２の変形例である。図２においては、（ａ）のように、周波数が変化するまでの間、第１制御指令信号が連続して出力されたが、図４においては、（ａ）のように、周波数が変化した場合だけ、第１制御指令信号（ＰＦＭ信号）が出力される。
【００４６】
図５は、第１制御指令信号と第１駆動信号のさらに他の例を示している。本例は、図３の変形例である。図３においては、（ａ）のように、デューティ値が変化するまでの間、第１制御指令信号が連続して出力されたが、図５においては、（ａ）のように、デューティ値が変化した場合だけ、第１制御指令信号（ＰＷＭ信号）が出力される。
【００４７】
図６は、第１制御指令信号と第１駆動信号のさらに他の例を示している。本例は、図２の変形例である。図２においては、第１制御指令信号が、演算された第１指令値（周波数）に基づいて生成されたＰＦＭ信号であったが、図６においては、第１制御指令信号が、演算された第１指令値（周波数）を２値化した信号となっている。
【００４８】
図７は、第１制御指令信号と第１駆動信号のさらに他の例を示している。本例は、図３の変形例である。図３においては、第１制御指令信号が、演算された第１指令値（デューティ値）に基づいて生成されたＰＷＭ信号であったが、図７においては、第１制御指令信号が、演算された第１指令値（デューティ値）を２値化した信号となっている。
【００４９】
図８は、本発明の他の実施形態による電力変換装置を示している。図１の電力変換装置１００では、第２制御部４に２つの制御演算部４１、４２が設けられているが、図８の電力変換装置２００では、第２制御部４に１つの制御演算部４０が設けられている。制御演算部４０は、図１の制御演算部４１、４２が個々に行っていた演算を統合して行う。すなわち、制御演算部４０は、第１指令値を演算して、第１制御指令信号を第１駆動信号生成部３１へ出力するとともに、第２指令値を演算して、第２制御指令信号を第２駆動信号生成部４３へ出力する。その他の構成については、図１と同じであるので、重複部分の説明は省略する。
【００５０】
本発明では、以上述べた実施形態以外にも、以下のような種々の実施形態を採用することができる。
【００５１】
前記の実施形態においては、第２変換部２が、入力側と出力側とが絶縁されていない非絶縁型のＤＣ−ＡＣインバータであったが、第２変換部２は、入力側と出力側とが絶縁された絶縁型のＤＣ−ＡＣインバータであってもよい。この場合、電圧検出器Ｖ２および電流検出器Ａから第２制御部４へ至るフィードバック経路に、絶縁通信部５と同様の絶縁通信部が設けられる。
【００５２】
前記の実施形態においては、第２駆動信号生成部４３で生成される第２駆動信号がＰＷＭ信号であったが、第２駆動信号は、第１駆動信号と同様のＰＦＭ信号であってもよい。
【００５３】
前記の実施形態においては、第１変換部１がＤＣ−ＤＣコンバータで、第２変換部２がＤＣ−ＡＣインバータであったが、第１変換部１は、ＡＣ−ＤＣコンバータまたはＤＣ−ＡＣインバータであってもよい。また、第２変換部２は、ＤＣ−ＤＣコンバータまたはＡＣ−ＤＣコンバータであってもよい。
【００５４】
前記の実施形態においては、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８としてＦＥＴを用いたが、ＦＥＴの替わりにトランジスタやＩＧＢＴなどを用いてもよい。
【００５５】
前記の実施形態においては、第１変換部１の二次側の整流素子としてダイオードＤ１〜Ｄ４を用いたが、ダイオードの替わりにＦＥＴを用いてもよい。
【００５６】
前記の実施形態においては、家電製品の電源として用いられる電力変換装置を例に挙げたが、本発明は、家電用以外の電力変換装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１    第１変換部
２    第２変換部
３    第１制御部
４    第２制御部
５    絶縁通信部
６    負荷
１１  第１スイッチング回路
２１  第２スイッチング回路
３１  第１駆動信号生成部
４０  制御演算部
４１  第１制御演算部
４２  第２制御演算部
４３  第２駆動信号生成部
１００、２００  電力変換装置
Ｂ    直流電源
【図１】
2018129952.tif 000003
【図２】
2018129952.tif 000004
【図３】
2018129952.tif 000005
【図４】
2018129952.tif 000006
【図５】
2018129952.tif 000007
【図６】
2018129952.tif 000008
【図７】
2018129952.tif 000009
【図８】
2018129952.tif 000010