(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリー（１１）を充電するための電力変換装置（１）であって、
交流電源（１０）から入力される交流電圧を直流電圧に変換するＡＣＤＣコンバータ（２）と、
該ＡＣＤＣコンバータ（２）によって変換された上記直流電圧を平滑化する平滑コンデンサ（３）と、
平滑化した上記直流電圧を変圧すると共に、その変圧後の上記直流電圧を出力電圧として上記バッテリー（１１）に印加し、該バッテリーを充電するＤＣＤＣコンバータ（４）と、
上記交流電源（１０）の入力電圧を測定する入力電圧測定手段（１２）と、
上記ＤＣＤＣコンバータ（４）の出力電流を測定する出力電流測定手段（１３）と、
上記出力電圧を測定する出力電圧測定手段（１４）と、
上記出力電流と上記出力電圧の積である出力電力が目標値に近づくようにフィードバック制御をするフィードバック制御部（５）とを備え、
該フィードバック制御部（５）は、上記入力電圧測定手段（１２）によって測定された上記入力電圧の実効値が変動したときに、上記平滑コンデンサ（３）の電圧が一定になるように、上記出力電力の目標値を変更するよう構成されており、
上記フィードバック制御部（５）は、上記出力電力を上記交流電源の入力電力で割った値である電力効率と、上記出力電力及び上記出力電圧との相関関係を記憶する記憶部を備え、上記フィードバック制御部（５）は、上記相関関係を用いて、上記実効値が変動する前に測定した上記出力電力及び上記出力電圧に対応した上記電力効率を求め、その求めた上記電力効率を使って、上記実効値が変動した後における上記出力電力の目標値を算出することを特徴とする電力変換装置（１）。
【請求項２】
バッテリー（１１）を充電するための電力変換装置（１）であって、
交流電源（１０）から入力される交流電圧を直流電圧に変換するＡＣＤＣコンバータ（２）と、
該ＡＣＤＣコンバータ（２）によって変換された上記直流電圧を平滑化する平滑コンデンサ（３）と、
平滑化した上記直流電圧を変圧すると共に、その変圧後の上記直流電圧を出力電圧として上記バッテリー（１１）に印加し、該バッテリーを充電するＤＣＤＣコンバータ（４）と、
上記交流電源（１０）の入力電圧を測定する入力電圧測定手段（１２）と、
上記ＤＣＤＣコンバータ（４）の出力電流を測定する出力電流測定手段（１３）と、
上記出力電圧を測定する出力電圧測定手段（１４）と、
上記出力電流と上記出力電圧の積である出力電力が目標値に近づくようにフィードバック制御をするフィードバック制御部（５）とを備え、
該フィードバック制御部（５）は、上記入力電圧測定手段（１２）によって測定された上記入力電圧の実効値が変動したときに、上記平滑コンデンサ（３）の電圧が一定になるように、上記出力電力の目標値を変更するよう構成されており、
上記平滑コンデンサ（３）の電圧を測定するコンデンサ電圧測定手段と、上記交流電源（１０）から上記ＡＣＤＣコンバータ（２）に送られる入力電流を測定する入力電流測定手段とを備え、上記フィードバック制御部（５）は、測定した上記入力電流及び上記平滑コンデンサの電圧が目標値に近づくようにフィードバック制御を行うよう構成され、
上記フィードバック制御部（５）は、上記入力電圧の実効値が予め定められた値よりも低下した場合に、上記入力電流の目標値を低下させるよう構成されていることを特徴とする電力変換装置（１）。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電力変換装置（１）において、上記フィードバック制御部（５）は、上記入力電圧の瞬時値を該入力電圧の１／４周期以上、測定して上記実効値を算出し、得られた該実効値を用いて上記フィードバック制御を行うよう構成されていることを特徴とする電力変換装置（１）。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の電力変換装置（１）において、上記フィードバック制御部（５）は、上記入力電圧の瞬時値を該入力電圧の１／２周期以上、測定して上記実効値を算出し、得られた該実効値を用いて上記フィードバック制御を行うよう構成されていることを特徴とする電力変換装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーを充電するための電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、バッテリーを充電するための電力変換装置として、ＡＣＤＣコンバータと、平滑コンデンサと、ＤＣＤＣコンバータとを備えたものが知られている（下記特許文献１、２参照）。この電力変換装置は、交流電源から入力された交流電圧をＡＣＤＣコンバータによって直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を、平滑コンデンサによって平滑化する。そして、上記ＤＣＤＣコンバータを使って平滑後の直流電圧を変圧し、変圧後の直流電圧をバッテリーに印加する。これにより、バッテリーを充電するようになっている。
【０００３】
また、電力変換装置は、バッテリーの電圧（出力電圧）を測定する電圧センサと、バッテリーに流れる電流（出力電流）を測定する電流センサと、バッテリーに供給する電力（出力電力）を一定にするためのフィードバック制御部を備える。フィードバック制御部は、センサによって測定した出力電圧と出力電流との積（出力電力）が一定になるように、出力電流の量を制御する。
【０００４】
バッテリーを充電すると、バッテリーの電圧（出力電圧）は次第に上昇する。そのため、バッテリーの充電量が少なく出力電圧が低い時には出力電流を多くし、バッテリーが充電されて出力電圧が上昇するに従って、出力電流を少なくする。このように、出力電力を一定にするフィードバック制御を行うことにより、交流電源から供給される入力電力と、バッテリーに供給する出力電力とが釣り合うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−６３２４３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２００５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら従来の電力変換装置は、入力電圧の実効値が瞬間的に低下した場合に、出力電流の制御ができなくなるという問題があった。すなわち、入力電圧の実効値が低下すると、ＡＣＤＣコンバータから平滑コンデンサに加わる電圧が低下する。この状態で、入力電圧が低下する前と同じ量の出力電流を流し続けると、平滑コンデンサに蓄えられた電荷が低減し、平滑コンデンサの電圧が低下しやすくなる。そして、平滑コンデンサからＤＣＤＣコンバータに充分な電流を供給しにくくなり、ＤＣＤＣコンバータの出力電流が発振しやすくなる。その結果、バッテリーの充電効率が低下したり、充電機能を喪失したりする問題が生じる。
【０００７】
例えば、交流電源として家庭用の商用電源を用いる場合、エアコン等の、大きな電力を消費する電気機器を動作させた瞬間に、入力電圧の実効値が低下することがある。このような場合でも、上記出力電流の発振を防止できる電力変換装置が望まれている。
【０００８】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、入力電圧の実効値が変動しても、出力電流が発振しにくい電力変換装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様は、バッテリーを充電するための電力変換装置であって、
交流電源から入力される交流電圧を直流電圧に変換するＡＣＤＣコンバータと、
該ＡＣＤＣコンバータによって変換された上記直流電圧を平滑化する平滑コンデンサと、
平滑化した上記直流電圧を変圧すると共に、その変圧後の上記直流電圧を出力電圧として上記バッテリーに印加し、該バッテリーを充電するＤＣＤＣコンバータと、
上記交流電源の入力電圧を測定する入力電圧測定手段と、
上記ＤＣＤＣコンバータの出力電流を測定する出力電流測定手段と、
上記出力電圧を測定する出力電圧測定手段と、
上記出力電流と上記出力電圧の積である出力電力が目標値に近づくようにフィードバック制御をするフィードバック制御部とを備え、
該フィードバック制御部は、上記入力電圧測定手段によって測定された上記入力電圧の実効値が変動したときに、上記平滑コンデンサの電圧が一定になるように、上記出力電力の目標値を変更するよう構成されており、
上記フィードバック制御部は、上記出力電力を上記交流電源の入力電力で割った値である電力効率と、上記出力電力及び上記出力電圧との相関関係を記憶する記憶部を備え、上記フィードバック制御部は、上記相関関係を用いて、上記実効値が変動する前に測定した上記出力電力及び上記出力電圧に対応した上記電力効率を求め、その求めた上記電力効率を使って、上記実効値が変動した後における上記出力電力の目標値を算出することを特徴とする電力変換装置にある（請求項１）。
また、本発明の第２の態様は、バッテリーを充電するための電力変換装置であって、
交流電源から入力される交流電圧を直流電圧に変換するＡＣＤＣコンバータと、
該ＡＣＤＣコンバータによって変換された上記直流電圧を平滑化する平滑コンデンサと、
平滑化した上記直流電圧を変圧すると共に、その変圧後の上記直流電圧を出力電圧として上記バッテリーに印加し、該バッテリーを充電するＤＣＤＣコンバータと、
上記交流電源の入力電圧を測定する入力電圧測定手段と、
上記ＤＣＤＣコンバータの出力電流を測定する出力電流測定手段と、
上記出力電圧を測定する出力電圧測定手段と、
上記出力電流と上記出力電圧の積である出力電力が目標値に近づくようにフィードバック制御をするフィードバック制御部とを備え、
該フィードバック制御部は、上記入力電圧測定手段によって測定された上記入力電圧の実効値が変動したときに、上記平滑コンデンサの電圧が一定になるように、上記出力電力の目標値を変更するよう構成されており、
上記平滑コンデンサの電圧を測定するコンデンサ電圧測定手段と、上記交流電源から上記ＡＣＤＣコンバータに送られる入力電流を測定する入力電流測定手段とを備え、上記フィードバック制御部は、測定した上記入力電流及び上記平滑コンデンサの電圧が目標値に近づくようにフィードバック制御を行うよう構成され、
上記フィードバック制御部は、上記入力電圧の実効値が予め定められた値よりも低下した場合に、上記入力電流の目標値を低下させるよう構成されていることを特徴とする電力変換装置にある（請求項２）。
【発明の効果】
【００１０】
上記電力変換装置においては、入力電圧の実効値が変動したときに、平滑コンデンサの電圧が一定になるように、フィードバック制御部が、出力電力の目標値を変更するよう構成されている。
例えば入力電圧の実効値が低下したときには、フィードバック制御部は、出力電力の目標値を低減させる。このようにすると、出力電流が低減するため、平滑コンデンサに蓄えた電荷が減少することを防止できる。そのため、平滑コンデンサからＤＣＤＣコンバータに出力電流を安定して供給できるようになり、出力電流の発振を防止することが可能になる。
【００１１】
なお、上記「平滑コンデンサの電圧が一定になるように」とは、電圧の平均値が変動することを抑制するという意味であり、電圧の脈動を抑制するという意味ではない。
【００１２】
以上のごとく、本例によれば、入力電圧の実効値が変動しても、出力電流が発振しにくい電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】参考例１における、電力変換装置の回路図。
【図２】参考例１における、フィードバック制御部の詳細図。
【図３】参考例１における、出力電力の目標値と入力電圧との関係を表したグラフ。
【図４】参考例１における、入力電圧の時間変化を表したグラフ。
【図５】参考例１における、入力電流の時間変化を表したグラフ。
【図６】参考例１における、出力電流の時間変化を表したグラフ。
【図７】参考例１における、コンデンサ電圧の時間変化を表したグラフ。
【図８】実施例１における、出力電力と電力効率との関係を表したグラフ。
【図９】参考例２における、出力電力の目標値と入力電圧との関係を表したグラフ。
【図１０】実施例２における、フィードバック制御部のフローチャート。
【図１１】実施例２における、ゲイン調整度と入力電圧との関係を表したグラフ。
【図１２】実施例２における、入力電圧の実効値が低下した時の、入力電圧と、入力電流と、コンデンサ電圧と、出力電流の時間変化を表したグラフ。
【図１３】比較例における、電力変換装置の回路図。
【図１４】比較例における、入力電圧の時間変化を表したグラフ。
【図１５】比較例における、入力電流の時間変化を表したグラフ。
【図１６】比較例における、出力電流の時間変化を表したグラフ。
【図１７】比較例における、コンデンサ電圧の時間変化を表したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上記電力変換装置は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載されたバッテリーを充電するための、車載用電力変換装置とすることができる。また、上記交流電源は、例えば、家庭用の商用電源とすることができる。
【００１５】
また、本発明の第１の態様においては、上記フィードバック制御部は、上記出力電力を上記交流電源の入力電力で割った値である電力効率と、上記出力電力及び上記出力電圧との相関関係を記憶する記憶部を備え、上記フィードバック制御部は、上記相関関係を用いて、上記実効値が変動する前に測定した上記出力電力及び上記出力電圧に対応した上記電力効率を求め、その求めた上記電力効率を使って、上記実効値が変動した後における上記出力電力の目標値を算出するよう構成されている。
そのため、出力電力の目標値を、より正確に算出することができる。すなわち、上記電力効率は、出力電力及び出力電圧によって変動する。そのため、上記相関関係を用いて、測定した出力電力及び出力電圧に対応した電力効率を求めることにより、正確な電力効率を算出することが可能になる。そして、求めた正確な電力効率を用いて、出力電力の目標値を算出することにより、該目標値を精度良く算出することが可能になる。
【００１６】
また、上記フィードバック制御部は、上記入力電圧の瞬時値を該入力電圧の１／４周期以上、測定して上記実効値を算出し、得られた該実効値を用いて上記フィードバック制御を行うよう構成されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、入力電圧の実効値を正確に求めることが可能になる。すなわち、実効値は、入力電圧の瞬時値を一定時間測定することにより、その変化率から推定することが可能である。しかしながら、瞬時値の測定時間が短いと、実効値を正確に推定できなくなるおそれがある。そのため、入力電圧の瞬時値の測定時間を充分長くし、１／４周期以上とすれば、実効値を正確に推定することができる。これにより、フィードバック制御を正確に行うことが可能となる。
【００１７】
また、上記フィードバック制御部は、上記入力電圧の瞬時値を該入力電圧の１／２周期以上、測定して上記実効値を算出し、得られた該実効値を用いて上記フィードバック制御を行うよう構成されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、入力電圧の実効値を正確に測定することが可能になる。すなわち、上記実効値は、入力電圧の最大値を√２で割ることによって算出できるが、入力電圧の測定時間が短すぎると最大値を測定できなくなり、実効値を正確に求めにくくなる。そのため、交流電圧の瞬時値を１／２周期以上、測定すれば、電圧の最大値を少なくとも１回、測定することができ、実効値を正確に算出することが可能になる。これにより、実効値が変動したときのフィードバック制御を正確に行うことが可能になる。
【００１８】
また、本発明の第２の態様においては、上記平滑コンデンサの電圧を測定するコンデンサ電圧測定手段と、上記交流電源から上記ＡＣＤＣコンバータに送られる入力電流を測定する入力電流測定手段とを備え、上記フィードバック制御部は、測定した上記入力電流及び上記平滑コンデンサの電圧が目標値に近づくようにフィードバック制御を行うよう構成されている。
したがって、入力電圧の実効値が変動したときに、平滑コンデンサの電圧をより安定させることができる。そのため、平滑コンデンサから出力電流を安定して供給することができ、出力電流の発振を抑制しやすくなる。
【００１９】
また、本発明の第２の態様においては、上記フィードバック制御部は、上記入力電圧の実効値が予め定められた値よりも低下した場合に、上記入力電流の目標値を低下させるよう構成されている。
そのため、入力電流が流れすぎる不具合を防止できる。すなわち、入力電圧の実効値が低下した場合には、平滑コンデンサの電圧低下を抑制するため、入力電流を上げようとするフィードバック制御が働きやすくなる。その結果、入力電流が流れすぎ、電力変換装置を構成する電子部品が破損する等の不具合が生じやすくなる。したがって、上記実効値が低下した時に、入力電流の目標値を低下させるようにフィードバック制御を行えば、入力電流の流れすぎを防止でき、上記不具合を抑制しやすくなる。
【実施例】
【００２０】
（参考例１）
上記電力変換装置に係る参考例について、図１〜図７を用いて説明する。
図１、図２に示すごとく、本例の電力変換装置１は、ＡＣＤＣコンバータ２と、平滑コンデンサ３と、ＤＣＤＣコンバータ４と、入力電圧測定手段１２と、出力電流測定手段１３と、出力電圧測定手段１４と、フィードバック制御部５とを備える。
ＡＣＤＣコンバータ２は、交流電源１０から入力される交流電圧を直流電圧に変換する。
平滑コンデンサ３は、ＡＣＤＣコンバータ２によって変換された直流電圧を平滑化する。
ＤＣＤＣコンバータ４は、平滑化した直流電圧を変圧すると共に、その変圧後の直流電圧を出力電圧ＶＯとしてバッテリー１１に印加し、該バッテリー１１を充電する。
【００２１】
入力電圧測定手段１２は、交流電源１０の入力電圧Ｖｉを測定する。
出力電流測定手段１３は、ＤＣＤＣコンバータ４の出力電流ＩＯを測定する。
出力電圧測定手段１４は、ＤＣＤＣコンバータ４の出力電圧ＶＯ（バッテリー１１の電圧）を測定する。
フィードバック制御部５は、出力電流ＩＯと出力電圧ＶＯの積である出力電力ＰＯが目標値ＰＯ＊に近づくようにフィードバック制御をする。
フィードバック制御部５は、入力電圧測定手段１２によって測定された入力電圧Ｖｉの実効値が変動したときに、平滑コンデンサ３の電圧Ｖｃが一定になるように、出力電力ＰＯの目標値ＰＯ＊を変更するよう構成されている。
【００２２】
本例の電力変換装置１は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載されたバッテリー１１を充電するための、車載用電力変換装置である。
【００２３】
また、本例のＡＣＤＣコンバータ２は、いわゆるＰＦＣ回路である。図１、図２に示すごとく、ＡＣＤＣコンバータ２は、ダイオードブリッジ２０と、チョークコイル２１と、スイッチング素子２２（ＩＧＢＴ素子）と、放電防止ダイオード２３とを備える。ダイオードブリッジ２０は、交流電源１０から送られる交流電流を全波整流する。整流後の電流（入力電流Ｉｉ）は、チョークコイル２１を流れる。
【００２４】
また、フィードバック制御部５の前段部分５０は、スイッチング素子２２のスイッチング制御をしている。これにより、入力電流Ｉｉの波形を、整流後の入力電圧Ｖｉの波形に近づけ、入力電力Ｐｉの力率を向上させると共に、入力電圧Ｖｉを昇圧している。
【００２５】
昇圧後の入力電圧Ｖｉは、平滑コンデンサ３によって平滑化される。また、放電防止ダイオード２３は、スイッチング素子２２がオンした時に、平滑コンデンサ３に蓄えた電荷がスイッチング素子２２を通って放電することを防止している。
【００２６】
ＤＣＤＣコンバータ４は、ブリッジ回路４０と、トランス４２と、整流回路４３と、電流平滑用のコイル４４と、電圧平滑用のコンデンサ４５とを備える。ブリッジ回路４０は、４個のＩＧＢＴ素子４１からなる。このＩＧＢＴ素子４１をスイッチング制御することにより、平滑コンデンサ３によって平滑化した直流電圧を交流電圧に変換し、トランス４２の一次コイル４２１に印加する。トランス４２の二次コイル４２２からは、一次コイル４２１と二次コイル４２２との巻数比Ｎ２／Ｎ１に比例した電圧が出力される。この電圧を整流回路４３によって整流し、コイル４４及びコンデンサ４５によって平滑化して、バッテリー１１に加える。
【００２７】
Ｈブリッジ回路のデューティーは、フィードバック制御部５の後段部分６０（図２参照）によって決定される。このデューティーを調整することにより、バッテリー１１に流れる出力電流ＩＯの量を制御している。
【００２８】
本例のフィードバック制御部５は、マイコンによって構成されている。図２に示すごとく、フィードバック制御部５の前段部分５０は、コンデンサ電圧ＶＣの目標値ＶＣ＊を入力する目標値入力部５１と、第１減算部５２と、第１ＰＩ制御部５３と、リミッター５４と、第２減算部５５と、第２ＰＩ制御部５６と、第３減算部５７と、第１掛算部５８と、第１加算部５９とを備える。
【００２９】
第１減算部５２は、コンデンサ電圧ＶＣの目標値ＶＣ＊と、測定したコンデンサ電圧ＶＣとの差を、制御偏差ΔＶ１として出力する。第１ＰＩ制御部５３は、制御偏差ΔＶ１にゲインを乗じて、第１電流目標値Ｉ１＊として出力する。第１電流目標値Ｉ１＊はリミッター５４に入力される。リミッター５４は、第１電流目標値Ｉ１＊の上限を定めている。第１電流目標値Ｉ１＊は、リミッター５４を通過した後、第２減算部５５に入力される。
【００３０】
第２減算部５５は、第１電流目標値Ｉ１＊と、測定した入力電流Ｉｉとの差を、制御偏差ΔＩ１として出力する。そして、第２ＰＩ制御部５６において、制御偏差ΔＩ１にゲインを乗じて、第２電流目標値Ｉ２＊を出力する。その後、第３減算部５７において、第２電流目標値Ｉ２＊と、測定した入力電圧Ｖｉとの差Δ１を出力する。そして、第１掛算部５８において、この差Δ１にコンデンサ電圧ＶＣの逆数を掛ける。その後、第１加算部５９において１を加えて、スイッチング素子２２のデューティーとして出力する。
【００３１】
上記処理を行うことにより、フィードバック制御部５の前段部分５０は、入力電流Ｉｉの波形を入力電圧Ｖｉの波形に近づけ、入力電力Ｐｉの力率を向上させている。
【００３２】
一方、フィードバック制御部５の後段部分６０は、出力電力の目標値ＰＯ＊を発生する電力目標値発生部６１と、第２掛算部６２と、第４減算部６３と、第３ＰＩ制御部６４と、第３掛算部６５と、第２加算部６６とを備える。
【００３３】
電力目標値発生部６１は図３に示すごとく、入力電力Ｖｉの実効値と、その実効値において平滑コンデンサ３の電圧を変動させることなく出力できる出力電力（目標値ＰＯ＊）との関係を記憶している。電力目標値発生部６１には、測定した、入力電圧Ｖｉの実効値が入力される（図１、図２参照）。電力目標値発生部６１は、図３に示す相関関係に基づいて、測定した実効値に対応する目標値ＰＯ＊を算出する。例えば実効値が２００Ｖの時は、目標値ＰＯ＊を３３００（Ｗ）にする。また、実効値が１４０Ｖに低下した場合は、目標値ＰＯ＊を２３１０（Ｗ）に変更する。
【００３４】
なお、目標値ＰＯ＊は、平滑コンデンサの電圧Ｖｃを低下させることなく、出力できる電力であればよく、図３の相関関係から求めた値よりも小さい値を目標値ＰＯ＊としてもよい。
【００３５】
図２に示すごとく、電力目標値発生部６１が出力した目標値ＰＯ＊は、第２掛算部６２に入力される。第２掛算部６２では、出力電力ＰＯの目標値ＰＯ＊に、測定した出力電圧ＶＯの逆数を乗じ、第３電流目標値Ｉ３＊として出力する。第４減算部６３は、第３電流目標値Ｉ３＊と、測定した出力電流ＩＯとの差を制御偏差ΔＩ２として出力し、第３ＰＩ制御部６４に入力する。第３ＰＩ制御部６４は、制御偏差ΔＩ２にゲインを乗じ、パラメータＶｏ＊として出力する。第３掛算部６５は、パラメータＶｏ＊に、測定したコンデンサ電圧ＶＣの逆数を乗じる。この結果は、第２加算部６６に入力される。第２加算部６６は、入力された値にＦＦ項を加え、ブリッジ回路４０のデューティーとして出力する。
上記処理を行うことにより、フィードバック部５の後段部分６０は、入力電圧Ｖｉの実効値が低減した場合に、出力電流ＩＯが低減するように、ブリッジ回路４０のデューティーを決定する。
【００３６】
図４〜図７に、本例の電力変換装置１を用いた実験結果を示す。図４は、入力電圧Ｖｉの波形であり、図５〜図７は、それぞれ入力電流Ｉｉ、出力電流ＩＯ、平滑コンデンサ３の電圧（コンデンサ電圧ＶＣ）の波形である。この実験では図４に示すごとく、入力電圧Ｖｉの第１波Ｗ１と第２波の実効値Ｖｅ１を２００Ｖにし、第３波から実効値Ｖｅ２を１４０Ｖまで下げている。このようにすると、電力変換装置１のフィードバック制御部５は、出力電力ＰＯの目標値ＰＯ＊を下げる。これに伴って、図６に示すごとく、出力電流ＩＯが８Ａから６Ａ程度にまで下がる。これにより、図７に示すごとく、コンデンサ電圧Ｖｃの平均値が急に低下しなくなり、入力電圧Ｖｉの実効値が低下した後も、平滑コンデンサ３からＤＣＤＣコンバータに電流を安定して供給できるようになる。そのため、出力電流ＩＯが発振（後述する比較例の図１６参照）しなくなる。
【００３７】
なお、本例では、入力電圧Ｖｉ（図４参照）の瞬時値を、該入力電圧の１／４周期以上、測定して実効値を算出する。そして、得られた実効値を用いて、出力電力のフィードバック制御を行う。フィードバック制御部５は、このフィードバック制御を１／４周期毎に繰り返し行う。また、本例では、入力電圧Ｖｉの瞬時値を、例えば３３μｓ毎に繰り返し測定している。
【００３８】
本例の作用効果について説明する。本例では図１、図２に示すごとく、入力電圧Ｖｉの実効値が変動したときに、平滑コンデンサ３の電圧Ｖｃが一定になるように、フィードバック制御部５が、出力電力ＰＯの目標値ＰＯ＊を変更するよう構成されている。
すなわち、入力電圧Ｖｉの実効値が低下した場合に、フィードバック制御部５が、出力電力ＰＯの目標値ＰＯ＊を低減させる。このようにすると、出力電流ＩＯが低減するため、平滑コンデンサ３に蓄えた電荷Ｑが減少することを防止できる。そのため、平滑コンデンサ３からＤＣＤＣコンバータ４に出力電流ＩＯを安定して供給できるようになり、出力電流ＩＯの発振を防止することが可能になる。
【００３９】
また、本例のフィードバック制御部５は、入力電圧の瞬時値を、該入力電圧の１／４周期以上、測定して実効値を算出する。そして、得られた実効値を用いてフィードバック制御を行う。
このようにすると、入力電圧Ｖｉの実効値を正確に求めることが可能になる。すなわち、実効値は、入力電圧Ｖｉの瞬時値を一定時間測定することにより、その変化率から推定することが可能である。しかしながら、瞬時値の測定時間が短いと、実効値を正確に推定できなくなるおそれがある。そのため、入力電圧Ｖｉの瞬時値の測定時間を充分長くし、１／４周期以上とすれば、実効値を正確に推定することができる。これにより、フィードバック制御を正確に行うことが可能となる。
【００４０】
なお、本例では、入力電圧の瞬時値を１／４周期以上、測定して実効値を算出しているが、１／２周期以上、測定して実効値を算出してもよい。
【００４１】
また、本例では図１、図２に示すごとく、フィードバック制御部５の前段部分５０は、入力電流Ｉｉ及びコンデンサ電圧Ｖｃが目標値に近づくようにフィードバック制御を行う。
このようにすると、入力電圧Ｖｉの実効値が変動したときに、平滑コンデンサ３の電圧Ｖｃをより安定させることができる。そのため、平滑コンデンサ３から出力電流ＩＯを安定して供給することができ、出力電流ＩＯの発振を抑制しやすくなる。
【００４２】
以上のごとく、本例によれば、入力電圧の実効値が変動しても、出力電流が発振しにくい電力変換装置を提供することができる。
【００４３】
（実施例１）
本例は、出力電力ＰＯの目標値ＰＯ＊の算出方法を変更した例である。図８に示すごとく、本例のフィードバック制御部５は、出力電力ＰＯを入力電力Ｐｉで割った値である電力効率ηと、出力電力ＰＯ及び出力電圧ＶＯとの相関関係を記憶している。フィードバック制御部５は、この相関関係を用いて、入力電圧Ｖｉの実効値Ｖｅが変動する前に測定した出力電力ＰＯ及び出力電圧ＶＯに対応する電力効率ηを求める。
例えば、実効値Ｖｅが変動する前において出力電圧ＶＯが３３５Ｖであり、かつ出力電力ＰＯが３０００Ｗの時は、図８のグラフから、電力効率η１は０．８８となる。
【００４４】
そして、求めた電力効率η１を使って、実効値Ｖｅが変動した後における出力電力ＰＯの目標値ＰＯ＊を算出する。
目標値ＰＯ＊の算出方法について説明する。まず、下記数式１に示すごとく、出力電力ＰＯをη１で割り、実効値が変動する前における入力電力Ｐｉを算出する。
ＰＯ／η１＝Ｐｉ            ・・・（１）
【００４５】
その後、下記数式２に示すごとく、入力電力Ｐｉを入力電圧Ｖｉの実効値Ｖｅで割る。これにより、実効値Ｖｅが変動する前の入力電流Ｉｉを算出する。
Ｐｉ／Ｖｅ＝Ｉｉ            ・・・（２）
【００４６】
入力電力Ｖｉの実効値ＶｅがＶｅ’に低下した場合、フィードバック制御部５の前段部分５０によって、平滑コンデンサ３の電圧低下を抑制するために入力電流Ｉｉを上昇させるフィードバック制御が働くが、このフィードバック制御は応答が遅いため、暫く同じ電流Ｉｉが流れ続ける。そのため、実効値がＶｅ’に低下した後の入力電力Ｐｉ’は、下記数式３に示すごとく、実効値Ｖｅ’と入力電流Ｉｉの積となる。
Ｐｉ’＝Ｖｅ’・Ｉｉ            ・・・（３）
【００４７】
その後、フィードバック制御部５は、下記数式４を用いることにより、入力電力Ｐｉ’が上記数式３によって求めた値になったときにおいて、平滑コンデンサ３の電圧ＶＣを変動させることなく出力できる出力電力ＰＯの値（目標値ＰＯ＊）を算出する。
ＰＯ＊＝Ｐｉ’×η２            ・・・（４）
なお、上記η２は、入力電力がＰｉ’であるときの電力効率である。η２は、フィードバック制御部５に予め記憶されている。
その他、参考例１と同様の構成を有する。
【００４８】
本例の作用効果について説明する。上記構成にすると、出力電力ＰＯの目標値ＰＯ＊を、より正確に算出することができる。すなわち、上記電力効率ηは、出力電力ＰＯ及び出力電圧ＶＯによって変動する。そのため、図８のグラフを用いて、測定した出力電力ＰＯ及び出力電圧ＶＯに対応した電力効率ηを求めることにより、正確な電力効率ηを算出することが可能になる。そして、求めた正確な電力効率ηを用いて、出力電力ＰＯの目標値ＰＯ＊を算出することにより、該目標値ＰＯ＊を精度良く算出することが可能になる。
その他、参考例１と同様の作用効果を有する。
【００４９】
（参考例２）
本例は、出力電力の目標値ＰＯ＊の算出方法を変更した例である。本例では、図９に示すごとく、出力電力の目標値ＰＯ＊と、入力電圧Ｖｉの実効値との関係を、ヒステリシスにして記憶してある。例えば、実効値がＶ１〜Ｖ４の間は、目標値ＰＯ＊として第１の一定値（２７００Ｗ）を出力する。そして、実効値がＶ４よりも大きくなった場合は、第１の一定値よりも大きな第２の一定値（３０００Ｗ）を出力する。また、実効値が低下してもＶ３以下になるまでは、目標値として第２の一定値（３０００Ｗ）を出力し続ける。そして、実効値がＶ３より小さくなった時には、第１の一定値（２７００Ｗ）に下げる。
本例では、このようなヒステリシスを、グラフに複数箇所、設けてある。
その他、参考例１と同様の構成を備える。
【００５０】
本例の作用効果について説明する。上記構成にすると、ノイズの影響を受けにくくなる。すなわち、測定した、入力電圧Ｖｉの実効値にノイズが入り、Ｖ３〜Ｖ４の間で変動しても、その間は目標値ＰＯ＊が切り替わらなくなる。そのため、ノイズによって目標値ＰＯ＊が何度も切り替わることを防止でき、安定して目標値ＰＯ＊を出力することが可能になる。
その他、参考例１と同様の作用効果を有する。
【００５１】
（実施例２）
本例は、フィードバック制御部５の前段部分５０における制御方法を変更した例である。本例のフィードバック制御部５は、入力電圧Ｖｉの実効値が、予め定められた値よりも低下した場合に、入力電流Ｉｉの目標値（第１電流目標値Ｉ１＊）を低下させるよう構成されている。
すなわち、上記実効値が予め定められた値よりも低下した時には、第１ＰＩ制御部５３（図２参照）におけるゲインを小さくする。これにより、第１電流目標値Ｉ１＊を小さくし、入力電流Ｉｉを低減させる。
【００５２】
図１０に、フィードバック制御部５のフローチャートを示す。まず、ステップＳ１において、入力電圧Ｖｉの実効値が変動したか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断された場合は、ステップＳ２に移り、入力電圧Ｖｉの実効値が低下したか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断した場合はステップＳ３に移り、第１ＰＩ制御部５３（図２参照）のゲインを下げる。また、ステップＳ２においてＮｏと判断した場合はステップＳ４に移り、第１ＰＩ制御部５３のゲインを上げる。図１１に、入力電圧Ｖｉの実効値と、ゲイン調整度との関係を示す。このような関係を、フィードバック制御部５は予め記憶しておき、これを用いてゲインを調整する。
その他、参考例１と同様の構成を備える。
【００５３】
本例の作用効果について説明する。上記構成にすると、入力電流Ｉｉが流れすぎる不具合を防止できる。すなわち、入力電圧Ｖｉの実効値が低下した場合には、平滑コンデンサ３の電圧低下を抑制するため、入力電流Ｉｉを上げようとするフィードバック制御が働きやすくなる。その結果、入力電流Ｉｉが流れすぎ、電力変換装置１を構成する電子部品が破損する等の不具合が生じやすくなる。したがって、上記実効値が低下した時に、入力電流Ｉｉの目標値を低下させるようにフィードバック制御を行えば、入力電流Ｉｉの流れすぎを防止でき、上記不具合を抑制しやすくなる。
【００５４】
本例の実験結果を図１２に示す。この実験では、入力電圧Ｖｉの第１波〜第３波までは実効値を２００Ｖにしてあり、第４波から実効値を１４０Ｖまで低下させている。実効値が低下すると、コンデンサ電圧ＶＣが下がり、入力電流Ｉｉが上昇しやすくなる。しかしながら本例では、実効値が低下した時に、入力電流Ｉｉの目標値（第１電流目標値Ｉ１＊）を低下させるようにフィードバック制御が働くため、入力電流Ｉｉが大きく増加しなくなる。図１２に示すごとく、入力電流Ｉｉは最大値でも２１Ａ程度であり、充分、抑制できている。
その他、参考例１と同様の作用効果を備える。
【００５５】
（比較例）
本例は図１３に示すごとく、比較例として、フィードバック制御部９５の構成を変更した例である。本例のフィードバック制御部９５は、後段部分９６０において、常に一定の目標値Ｐｏ＊を発生させ、この目標値Ｐｏ＊を使って、出力電流ＩＯのフィードバック制御を行っている。すなわち、入力電圧Ｖｉの実効値が低下した場合でも、出力電力の目標値Ｐｏ＊が変化しないようになっている。
【００５６】
そのため、本例では、入力電圧Ｖｉの実効値が低下した場合でも出力電流ＩＯが低減しない。したがって、上記実効値が低下した時に、平滑コンデンサ９３に蓄えた電荷Ｑが減少しやすくなり、平滑コンデンサ９３の電圧ＶＣが低下しやすくなる。これに伴って、出力電流ＩＯが発振しやすくなる。
【００５７】
図１４〜図１７に、本例の実験結果を示す。この実験では図１４に示すごとく、入力電圧Ｖｉの、第１波Ｗ１と第２波Ｗ２における実効値を２００Ｖにしてあり、第３波Ｗ３から実効値を１４０Ｖまで低下させている。本例では、入力電圧Ｖｉが低下しても出力電流が低減しないため、図１７に示すごとく、コンデンサ電圧Ｖｃが徐々に低下していく。そして、平滑コンデンサ９３からＤＣＤＣコンバータ９４に出力電流ＩＯを充分に供給できなくなり、図１６に示すごとく、出力電流ＩＯが発振し始める。このようになると、バッテリー９１１の充電効率が低下する等の問題が生じやすくなる。
【符号の説明】
【００５８】
１  電力変換装置
１０  交流電源
１１  バッテリー
１２  入力電圧測定手段
１３  出力電流測定手段
１４  出力電圧測定手段
２  ＡＣＤＣコンバータ
３  平滑コンデンサ
４  ＤＣＤＣコンバータ
５  フィードバック制御部
【図１】
0005791567.tif 000002
【図２】
0005791567.tif 000003
【図３】
0005791567.tif 000004
【図４】
0005791567.tif 000005
【図５】
0005791567.tif 000006
【図６】
0005791567.tif 000007
【図７】
0005791567.tif 000008
【図８】
0005791567.tif 000009
【図９】
0005791567.tif 000010
【図１０】
0005791567.tif 000011
【図１１】
0005791567.tif 000012
【図１２】
0005791567.tif 000013
【図１３】
0005791567.tif 000014
【図１４】
0005791567.tif 000015
【図１５】
0005791567.tif 000016
【図１６】
0005791567.tif 000017
【図１７】
0005791567.tif 000018