(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された直流電圧を異なる直流電圧に変換する機能を持つ複数の電力変換部と、
前記複数の電力変換部から出力される電圧の合計の目標値に応じて前記複数の電力変換部を制御する制御部であり、固定の第１電圧を一部の電力変換部に出力させ、かつ、前記目標値に合わせて調整した第２電圧を他の電力変換部に出力させる場合に、前記第２電圧を出力する電力変換部を少なくとも２つの電力変換部の間で繰り返し切り替える制御部と
を備える電力変換装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第２電圧を１つの電力変換部に出力させ、かつ、前記第１電圧を残りの電力変換部に出力させる場合に、前記第２電圧を出力する電力変換部を前記複数の電力変換部の中で順番に切り替える請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第２電圧を出力する電力変換部を等しい時間間隔で切り替える請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第２電圧を出力する電力変換部の温度を検出し、検出した温度が閾値を超えた場合に、前記第２電圧を出力する電力変換部を切り替える請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記複数の電力変換部の優先順位を繰り返し切り替え、前記第１電圧を出力する電力変換部を前記複数の電力変換部の中から前記優先順位に従って、かつ、前記複数の電力変換部から出力される電圧の合計が前記目標値を超えない範囲で選択し、選択済の電力変換部から出力される電圧の合計が前記目標値よりも低い場合、不足分を前記第２電圧として出力する電力変換部を前記複数の電力変換部の中から前記優先順位に従って選択する請求項１から４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記複数の電力変換部は、各電力変換部から出力される電圧が前記第１電圧のときに各電力変換部の変換効率が最大になる特性を持つ請求項１から５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記複数の電力変換部から出力される電圧の合計が閾値を超えた場合に、個々の電力変換部の出力を停止させる請求項１から６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
個々の電力変換部は、パルス幅制御を伴うスイッチング方式のコンバータである請求項１から７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の電力変換装置と、
前記複数の電力変換部から出力される電圧が印加される負荷と
を備える電気推進システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置および電気推進システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣ／ＤＣコンバータは、直流電圧源から入力された直流電圧を異なる直流電圧に変換する回路である。「ＤＣ」は、Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔの略語である。ＤＣ／ＤＣコンバータは、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータと、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータと、昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータとの３種類に大別される。昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータは、入力された直流電圧を、より大きな直流電圧に変換する回路である。降圧ＤＣ／ＤＣコンバータは、入力された直流電圧を、より小さな直流電圧に変換する回路である。昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータは、入力された直流電圧よりも大きな直流電圧への変換と、入力された直流電圧よりも小さな直流電圧への変換との両方が可能な回路である。【０００３】
一般的に、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータは、入力された直流電圧をトランスの巻数比を利用して昇圧する。入力に対する出力の比率が大きい昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータでは、トランスの巻数比が大きい。そのため、変換効率が悪い。【０００４】
非特許文献１には、イオンエンジン等の電気推進機向けの電力変換装置として、複数の電力変換回路を直列に接続して構成されたＤＣ／ＤＣコンバータが開示されている。このＤＣ／ＤＣコンバータでは、高い変換効率を達成するために出力電圧が固定された直列共振型の電力変換回路に加えて、出力電圧が可変である別の電力変換回路が設けられている。この別の電力変換回路の出力電圧を調整することによって、全体の出力電圧が調整される。【０００５】
非特許文献２には、電気推進機向けの電力変換装置として、複数の電力変換回路を並列に接続して構成されたＤＣ／ＤＣコンバータが開示されている。このＤＣ／ＤＣコンバータでは、１つの電力変換回路がマスターとして動作し、残りの電力変換回路がスレーブとして動作する。スレーブの出力電圧を固定しておいて、マスターの出力電圧を調整することによって、全体の出力電圧が調整される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｍ．  Ｇｏｌｌｏｒ，  Ｍ．  Ｂｏｓｓ，  “Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ  ｉｎ  Ａｓｔｒｉｕｍ  Ｇｅｒｍａｎｙ”，  Ｔｈｅ  ３０ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  １７−２０，  ２００７，  ＩＥＰＣ−２００７−２０
【非特許文献２】Ｍ．  Ｂｏｓｓ  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｇｅｎｅｒｉｃ  Ｈｉｇｈ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｍｏｄｕｌｅ  ｆｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ”，  Ｔｈｅ  ２９ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，  Ｏｃｔｏｂｅｒ  ３１  −  Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  ４，  ２００５，  ＩＥＰＣ−２００５−２７８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献１および非特許文献２に開示されている電力変換装置では、出力電圧が調整される電力変換回路の変換効率が悪くなり、その電力変換回路の発熱部品に、電力損失に起因する大きな温度上昇が生じる場合がある。すなわち、従来の電力変換装置にはヒートスポットが生じるおそれがある。ヒートスポットは、部品故障または性能劣化の原因となるため、対策として、大きな放熱器を電力変換装置に備え付ける必要がある。したがって、従来技術では、電力変換装置が大型化するという課題がある。【０００８】
本発明は、電力変換装置にヒートスポットを生じにくくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る電力変換装置は、
入力された直流電圧を異なる直流電圧に変換する機能を持つ複数の電力変換部と、
前記複数の電力変換部から出力される電圧の合計の目標値に応じて前記複数の電力変換部を制御する制御部であり、固定の第１電圧を一部の電力変換部に出力させ、かつ、前記目標値に合わせて調整した第２電圧を他の電力変換部に出力させる場合に、前記第２電圧を出力する電力変換部を少なくとも２つの電力変換部の間で繰り返し切り替える制御部とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、出力電圧が調整される電力変換部が繰り返し切り替えられる。このため、発熱の分散が可能となる。その結果、電力変換装置にヒートスポットが生じにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る電気推進システムの構成を示す回路ブロック図。
【図２】実施の形態１に係る電力変換装置の各電力変換部の構成例を示す図。
【図３】実施の形態１に係る電力変換装置の制御部の構成を示すブロック図。
【図４】実施の形態１に係る電力変換装置の各電力変換部の出力電圧と変換効率との関係を示すグラフ。
【図５】実施の形態１に係る電力変換装置の制御部による時間軸での出力電圧の割り振り例を示す図。
【図６】実施の形態１に係る電力変換装置の制御部の動作を示すフローチャート。
【図７】実施の形態１に係る電力変換装置の制御部の動作を示すフローチャート。
【図８】実施の形態１に係る電力変換装置の制御部の動作を示すフローチャート。
【図９】実施の形態１に係る電力変換装置の制御部の動作を示すフローチャート。
【図１０】実施の形態２に係る電力変換装置の制御部による時間軸での出力電圧の割り振り例を示す図。
【図１１】実施の形態２に係る電力変換装置の制御部の動作を示すフローチャート。
【図１２】実施の形態２に係る電力変換装置の制御部の動作を示すフローチャート。
【図１３】実施の形態２に係る電力変換装置の制御部の動作を示すフローチャート。
【図１４】実施の形態２に係る電力変換装置の制御部の動作を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。なお、本発明は、以下に説明する実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、以下に説明する実施の形態のうち、複数の実施の形態が組み合わせられて実施されても構わない。あるいは、以下に説明する実施の形態のうち、１つの実施の形態または複数の実施の形態の組み合わせが部分的に実施されても構わない。
【００１３】
実施の形態１．
本実施の形態について、図１から図９を用いて説明する。
【００１４】
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１を参照して、本実施の形態に係る電気推進システム３０の構成を説明する。
【００１５】
電気推進システム３０は、本実施の形態ではホールスラスタであるが、イオンエンジン等、他の種類の宇宙用電気推進機でもよいし、電気推進車両または電気推進船舶等、他の種類の電気推進型移動体でもよい。
【００１６】
電気推進システム３０は、電力変換装置１０と、負荷１４とを備えている。
【００１７】
電力変換装置１０は、入力された直流電圧を異なる直流電圧に変換する機能を持つ複数の電力変換部１２と、当該複数の電力変換部１２から出力される電圧の合計の目標値Ｖａｉｍに応じて当該複数の電力変換部１２を制御する制御部１５とを備えている。ここで、「異なる直流電圧」とは、入力された直流電圧よりも大きな直流電圧、または、入力された直流電圧よりも小さな直流電圧のことである。
【００１８】
本実施の形態において、電力変換装置１０は、３つの電力変換部１２を備えている。具体的には、電力変換装置１０は、電力変換部１２ａ、電力変換部１２ｂおよび電力変換部１２ｃを備えている。なお、電力変換部１２の数は、３つに限らず、２つまたは４つ以上でもよい。
【００１９】
負荷１４は、任意の要素でよいが、本実施の形態ではホールスラスタのアノードである。負荷１４には、複数の電力変換部１２から出力される電圧が印加される。
【００２０】
本実施の形態において、電力変換装置１０は、電力変換部１２の数と同数の直流電圧源１１と、電力変換部１２の数と同数のキャパシタ１３とをさらに備えている。具体的には、電力変換装置１０は、直流電圧源１１ａ、直流電圧源１１ｂおよび直流電圧源１１ｃと、キャパシタ１３ａ、キャパシタ１３ｂおよびキャパシタ１３ｃとを備えている。
【００２１】
図１に示した構成では、直流電圧源１１ａから入力された直流電圧を異なる直流電圧Ｖａに変換する電力変換部１２ａと、電力変換部１２ａの出力電圧Ｖａを平滑するキャパシタ１３ａとが並列に接続されている。同様に、直流電圧源１１ｂから入力された直流電圧を異なる直流電圧Ｖｂに変換する電力変換部１２ｂと、電力変換部１２ｂの出力電圧Ｖｂを平滑するキャパシタ１３ｂとが並列に接続されている。同様に、直流電圧源１１ｃから入力された直流電圧を異なる直流電圧Ｖｃに変換する電力変換部１２ｃと、電力変換部１２ｃの出力電圧Ｖｃを平滑するキャパシタ１３ｃとが並列に接続されている。電力変換部１２ａおよびキャパシタ１３ａの並列回路と、電力変換部１２ｂおよびキャパシタ１３ｂの並列回路と、電力変換部１２ｃおよびキャパシタ１３ｃの並列回路とが直列に接続されて１つの直列回路が構成されている。この直列回路から負荷１４に対して電力が供給される。負荷１４に印加される電圧である負荷電圧Ｖｏは、電力変換部１２ａの出力電圧Ｖａと、電力変換部１２ｂの出力電圧Ｖｂと、電力変換部１２ｃの出力電圧Ｖｃとの合計である。
【００２２】
本実施の形態において、個々の電力変換部１２は、パルス幅制御を伴うスイッチング方式のコンバータである。具体的には、各電力変換部１２は、図２に示したようなフルブリッジコンバータである。なお、各電力変換部１２は、ハーフブリッジコンバータ、プッシュプルコンバータ、フォワードコンバータ、フライバックコンバータ、バックブーストコンバータ、共振型コンバータまたはアクティブクランプ型コンバータであってもよい。
【００２３】
直流電圧源１１と電力変換部１２とキャパシタ１３との組み合わせは、設計の簡素化のため、３つとも同じ回路構成および同じ回路部品により実装されている。なお、キャパシタ１３は、電力変換部１２の中に含まれていてもよい。
【００２４】
制御部１５は、マイクロコンピュータまたはＦＰＧＡといったデジタル制御ＩＣである。「ＦＰＧＡ」は、Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙの略語である。「ＩＣ」は、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔの略語である。制御部１５は、負荷電圧Ｖｏと各電力変換部１２の出力電圧とを図示していない分圧抵抗等を介して検出し、負荷電圧Ｖｏが目標値Ｖａｉｍになるように各電力変換部１２の出力電圧を制御するためのＰＷＭ信号を各電力変換部１２に出力する機能を持っている。「ＰＷＭ」は、Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎの略語である。なお、制御部１５は、上記のような機能を発揮できる要素であれば、デジタル制御ＩＣに限らない。
【００２５】
図３を参照して、制御部１５の構成を説明する。
【００２６】
制御部１５は、機能要素として、分割部２０と、保護部２１と、加算器２２ａ、加算器２２ｂおよび加算器２２ｃと、演算部２３ａ、演算部２３ｂおよび演算部２３ｃとを備えている。これらの機能要素の動作については後述する。
【００２７】
＊＊＊動作の説明＊＊＊
図１および図３を参照して、本実施の形態に係る電力変換装置１０の動作を説明する。電力変換装置１０の動作は、本実施の形態に係る電力変換方法に相当する。
【００２８】
図１に示したように、本実施の形態では、それぞれ電力変換部１２ａ、電力変換部１２ｂおよび電力変換部１２ｃを備える３つの回路が直列に接続されて１つの直列回路が構成されている。この直列回路から負荷１４に対して負荷電圧Ｖｏが印加される。よって、前述したように、負荷電圧Ｖｏは、電力変換部１２ａの出力電圧Ｖａと、電力変換部１２ｂの出力電圧Ｖｂと、電力変換部１２ｃの出力電圧Ｖｃとの合計である。すなわち、負荷電圧Ｖｏと各電力変換部１２の出力電圧との関係は、以下の式（１）で表される。
Ｖｏ＝Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ    （１）
【００２９】
負荷電圧Ｖｏは、制御部１５により、制御部１５の外部から指令される目標値Ｖａｉｍになるように制御される。なお、目標値Ｖａｉｍは、制御部１５の内部で予め決められていてもよい。例えば、目標値Ｖａｉｍは、制御部１５に内蔵された、図示していないメモリに格納された固定値であってもよい。
【００３０】
目標値Ｖａｉｍは、電力変換部１２ａの最大出力電圧Ｖａ＿ｍａｘと、電力変換部１２ｂの最大出力電圧Ｖｂ＿ｍａｘと、電力変換部１２ｃの最大出力電圧Ｖｃ＿ｍａｘとの合計よりも小さい値に設定される。すなわち、目標値Ｖａｉｍと各電力変換部１２の最大出力電圧との関係は、以下の式（２）で表される。
Ｖａｉｍ≦Ｖａ＿ｍａｘ＋Ｖｂ＿ｍａｘ＋Ｖｃ＿ｍａｘ    （２）
【００３１】
各電力変換部１２には、同じ回路構成および同じ回路部品が適用されている。よって、電力変換部１２ａの最大出力電圧Ｖａ＿ｍａｘと、電力変換部１２ｂの最大出力電圧Ｖｂ＿ｍａｘと、電力変換部１２ｃの最大出力電圧Ｖｃ＿ｍａｘは、ほぼ同じ電圧である。すなわち、以下の式（３）が成立する。
Ｖａ＿ｍａｘ≒Ｖｂ＿ｍａｘ≒Ｖｃ＿ｍａｘ    （３）
【００３２】
負荷電圧Ｖｏを目標値Ｖａｉｍに調整するためには、目標値Ｖａｉｍから各電力変換部１２の出力電圧の目標値を決定し、各目標値に応じて各電力変換部１２を制御すればよいことが式（１）から分かる。
【００３３】
図３に示したように、本実施の形態では、制御部１５が、外部から目標値Ｖａｉｍを分割部２０で受ける。分割部２０は、目標値Ｖａｉｍを各電力変換部１２の出力電圧の目標値に変換する。具体的には、分割部２０は、目標値Ｖａｉｍを、電力変換部１２ａの出力電圧Ｖａの目標値Ｖａ＿ａｉｍと、電力変換部１２ｂの出力電圧Ｖｂの目標値Ｖｂ＿ａｉｍと、電力変換部１２ｃの出力電圧Ｖｃの目標値Ｖｃ＿ａｉｍとに分割する。目標値Ｖａｉｍの分割方法については後述する。
【００３４】
加算器２２ａは、分割部２０から出力される目標値Ｖａ＿ａｉｍと電力変換部１２ａの出力電圧Ｖａとの誤差Ｅａを計算する。同様に、加算器２２ｂは、分割部２０から出力される目標値Ｖｂ＿ａｉｍと電力変換部１２ｂの出力電圧Ｖｂとの誤差Ｅｂを計算する。同様に、加算器２２ｃは、分割部２０から出力される目標値Ｖｃ＿ａｉｍと電力変換部１２ｃの出力電圧Ｖｃとの誤差Ｅｃを計算する。ｘ＝ａ，ｂ，ｃとしたとき、誤差Ｅｘは、以下の式（４）で表される。
Ｅｘ＝Ｖｘ＿ａｉｍ−Ｖｘ    （４）
【００３５】
演算部２３ａは、誤差Ｅａの入力を受ける。演算部２３ａは、ＰＩ制御またはＰＩＤ制御等の制御方法を用いて、誤差Ｅａから電力変換部１２ａに対する指令値を演算する。演算部２３ａは、演算した指令値を示すＰＷＭ信号を生成する。演算部２３ａは、出力を許可する信号が保護部２１から入力されている場合、生成したＰＷＭ信号を電力変換部１２ａに出力する。一方、演算部２３ａは、出力停止を指令する信号が保護部２１から入力されている場合、ＰＷＭ信号を電力変換部１２ａに出力しないか、あるいは、０Ｖの指令値を示すＰＷＭ信号を電力変換部１２ａに出力する。同様に、演算部２３ｂは、誤差Ｅｂから電力変換部１２ｂに対する指令値を演算する。演算部２３ｂは、出力を許可する信号が保護部２１から入力されている場合、演算した指令値を示すＰＷＭ信号を電力変換部１２ｂに出力する。同様に、演算部２３ｃは、誤差Ｅｃから電力変換部１２ｃに対する指令値を演算する。演算部２３ｃは、出力を許可する信号が保護部２１から入力されている場合、演算した指令値を示すＰＷＭ信号を電力変換部１２ｃに出力する。
【００３６】
保護部２１は、負荷電圧Ｖｏを予め定められた過電圧閾値と比較する。保護部２１は、負荷電圧Ｖｏが過電圧閾値を超えていなければ、出力を許可する信号を演算部２３ａ、演算部２３ｂおよび演算部２３ｃのそれぞれに出力する。一方、保護部２１は、負荷電圧Ｖｏが過電圧閾値を超えていれば、出力停止を指令する信号を演算部２３ａ、演算部２３ｂおよび演算部２３ｃのそれぞれに出力する。
【００３７】
このように、本実施の形態では、制御部１５が、複数の電力変換部１２から出力される電圧の合計が閾値を超えた場合に、個々の電力変換部１２の出力を停止させる。よって、過電圧に起因する回路故障を防止することができる。
【００３８】
図４および図５を参照して、本実施の形態に係る高効率制御方法の概念を説明する。
【００３９】
電力変換部１２ａの変換効率が最大となる、電力変換部１２ａの出力電圧Ｖａのことを、電力変換部１２ａの最大効率電圧Ｖａ＿ηというものとする。同様に、電力変換部１２ｂの変換効率が最大となる、電力変換部１２ｂの出力電圧Ｖｂのことを、電力変換部１２ｂの最大効率電圧Ｖｂ＿ηというものとする。同様に、電力変換部１２ｃの変換効率が最大となる、電力変換部１２ｃの出力電圧Ｖｃのことを、電力変換部１２ｃの最大効率電圧Ｖｃ＿ηというものとする。
【００４０】
本実施の形態では、電力変換部１２ａ、電力変換部１２ｂおよび電力変換部１２ｃのすべてに同じ回路構成および同じ回路部品が適用されている。よって、電力変換部１２ａの最大効率電圧Ｖａ＿ηと、電力変換部１２ｂの最大効率電圧Ｖｂ＿ηと、電力変換部１２ｃの最大効率電圧Ｖｃ＿ηは、ほぼ同じ電圧である。すなわち、以下の式（５）が成立する。
Ｖａ＿η≒Ｖｂ＿η≒Ｖｃ＿η    （５）
【００４１】
図４は、各電力変換部１２の出力電圧と変換効率との関係を示している。図４では、横軸が出力電圧を示し、縦軸が変換効率を示している。
【００４２】
図４に示したように、本実施の形態では、各電力変換部１２が、出力電圧が大きくなればなるほど、変換効率が改善する特性を持っている。なお、本実施の形態では、各電力変換部１２の出力電流は一定である。
【００４３】
図４に示した特性により、各電力変換部１２の最大出力電圧と、各電力変換部１２の最大効率電圧は、ほぼ同じ電圧である。すなわち、ｘ＝ａ，ｂ，ｃとしたとき、以下の式（６）が成立する。
Ｖｘ＿ｍａｘ≒Ｖｘ＿η    （６）
【００４４】
式（２）および式（６）より、以下の式（７）が成立する。
Ｖａｉｍ≦Ｖａ＿η＋Ｖｂ＿η＋Ｖｃ＿η    （７）
【００４５】
以下の式（８）の条件の下では、３つの電力変換部１２を同じ効率で動作させたと仮定すると、いずれの電力変換部１２の効率も最大効率よりも低くなる。
Ｖａｉｍ≧（２／３）（Ｖａ＿η＋Ｖｂ＿η＋Ｖｃ＿η）    （８）
【００４６】
仮に、電力変換部１２ａの出力電圧Ｖａを目標値Ｖａｉｍの１／３の電圧に調整し、電力変換部１２ｂの出力電圧Ｖｂを目標値Ｖａｉｍの１／３の電圧に調整し、電力変換部１２ｃの出力電圧Ｖｃを目標値Ｖａｉｍの１／３の電圧に調整したとする。この場合、電力変換部１２ａ、電力変換部１２ｂおよび電力変換部１２ｃすべての発熱部品に、電力損失に起因する大きな温度上昇が生じる可能性がある。すなわち、大きな放熱器がなければ、すべての電力変換部１２にヒートスポットが生じるおそれがある。
【００４７】
一方、式（８）の条件の下でも、２つの電力変換部１２を最大効率で動作させ、残り１つの電力変換部１２で全体の出力電圧を調整することで、効率が低くなる電力変換部１２を１つに限定できる。
【００４８】
例えば、電力変換部１２ａの出力電圧Ｖａを最大効率電圧Ｖａ＿ηに設定し、電力変換部１２ｂの出力電圧Ｖｂを最大効率電圧Ｖｂ＿ηに設定し、電力変換部１２ｃの出力電圧Ｖｃを、目標値Ｖａｉｍから最大効率電圧Ｖａ＿ηおよび最大効率電圧Ｖｂ＿ηを引いて求められる電圧に調整したとする。この場合、電力変換部１２ａおよび電力変換部１２ｂの電力損失を最小化できるため、電力変換部１２ａおよび電力変換部１２ｂの発熱部品には大きな温度上昇が生じない。すなわち、大きな放熱器がなくても、最大効率で動作している２つの電力変換部１２にはヒートスポットが生じない。
【００４９】
最大効率で動作している電力変換部１２ａおよび電力変換部１２ｂの損失に対して、出力電圧が調整されている電力変換部１２ｃの損失は相対的に大きくなる。電力変換部１２ｃが最大効率よりも低い効率で常時動作していると、電力変換部１２ｃのＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ダイオード、トランスまたはコイル等の発熱部品に大きな温度上昇が生じる可能性がある。すなわち、大きな放熱器がなければ、出力電圧が調整されている電力変換部１２にヒートスポットが生じるおそれがある。
【００５０】
そこで、本実施の形態では、制御部１５が、３つの電力変換部１２の中で、最大効率で動作する電力変換部１２と出力電圧が調整される電力変換部１２とのローテーションを定期的に実施する。このローテーションによって、各電力変換部１２に生じる温度上昇を均一化することができる。その結果、大きな放熱器がなくても、ヒートスポットが生じにくくなる。したがって、電力変換装置１０の小型化が可能となる。
【００５１】
図５は、制御部１５による時間軸での出力電圧の割り振り例を示している。図５では、横軸が時間軸であり、縦軸が出力電圧を示している。時間軸の下にある帯は、長さが等しいＴ１、Ｔ２およびＴ３の期間を示している。図５で最も上にある線は、外部からの目標値Ｖａｉｍを示している。
【００５２】
図５に示した例では、３つの電力変換部１２の中で、出力電圧が最大効率電圧に設定される電力変換部１２と出力電圧が目標値Ｖａｉｍに合わせて調整される電力変換部１２とのローテーションが定期的に実施されている。具体的には、Ｔ１において、電力変換部１２ａの出力電圧Ｖａが最大効率電圧Ｖａ＿ηに設定され、電力変換部１２ｂの出力電圧Ｖｂが最大効率電圧Ｖｂ＿ηに設定され、電力変換部１２ｃの出力電圧Ｖｃが、目標値Ｖａｉｍから最大効率電圧Ｖａ＿ηおよび最大効率電圧Ｖｂ＿ηを引いて求められる電圧に調整されている。Ｔ２において、電力変換部１２ｂの出力電圧Ｖｂが最大効率電圧Ｖｂ＿ηに設定され、電力変換部１２ｃの出力電圧Ｖｃが最大効率電圧Ｖｃ＿ηに設定され、電力変換部１２ａの出力電圧Ｖａが、目標値Ｖａｉｍから最大効率電圧Ｖｂ＿ηおよび最大効率電圧Ｖｃ＿ηを引いて求められる電圧に調整されている。Ｔ３において、電力変換部１２ｃの出力電圧Ｖｃが最大効率電圧Ｖｃ＿ηに設定され、電力変換部１２ａの出力電圧Ｖａが最大効率電圧Ｖａ＿ηに設定され、電力変換部１２ｂの出力電圧Ｖｂが、目標値Ｖａｉｍから最大効率電圧Ｖｃ＿ηおよび最大効率電圧Ｖａ＿ηを引いて求められる電圧に調整されている。
【００５３】
なお、ローテーションは、損失が発生する箇所である発熱部品における温度上昇の時定数よりも早く実施されればよい。よって、本実施の形態では、ローテーションの実施間隔は、数分程度のオーダーとなる。すなわち、Ｔ１、Ｔ２およびＴ３の各期間の長さは、１分よりも長く、１０分よりも短く設定される。
【００５４】
本実施の形態では、ローテーションが一定の時間間隔で実施されるが、電力変換部１２の発熱部品における温度の測定値を基にローテーションを実施するかどうかが決められてもよい。具体例として、制御部１５は、熱電対等の温度センサを用いて特定の発熱部品の温度を検出し、検出した温度が制御部１５の内部で設定されている温度閾値を超えた場合にローテーションを実施してもよい。
【００５５】
図６、図７、図８および図９を参照して、制御部１５の動作を説明する。具体的には、分割部２０の動作を説明する。ここで説明する動作は、目標値Ｖａｉｍの分割方法に相当する。
【００５６】
ステップＳ１００において、分割部２０は、初期値が０の内部変数であるＣＯＵＮＴの数値を確認する。具体的には、分割部２０は、ＣＯＵＮＴの数値を予め定められたＰおよびＱと比較する。Ｐの値は、Ｔ１の期間の長さをＣＯＵＮＴの１に相当する時間で割って求められる値に予め設定されている。Ｑの値は、Ｔ１およびＴ２の期間の合計の長さをＣＯＵＮＴの１に相当する時間で割って求められる値に予め設定されている。具体例として、Ｔ１およびＴ２の各期間の長さが５分であり、ＣＯＵＮＴが１分ごとにインクリメントされるとする。その場合、Ｐの値は５に設定され、Ｑの値は１０に設定される。
【００５７】
ステップＳ１００でＣＯＵＮＴがＰ以下の場合、ステップＳ１０１において、分割部２０は、図７に示したＴ１用の処理を実行する。
【００５８】
ステップＳ１１１において、分割部２０は、外部からの目標値Ｖａｉｍと電力変換部１２ａの最大効率電圧Ｖａ＿ηの値とを比較する。
【００５９】
ステップＳ１１１で外部からの目標値Ｖａｉｍが電力変換部１２ａの最大効率電圧Ｖａ＿ηよりも大きい場合、ステップＳ１１２において、分割部２０は、電力変換部１２ａの目標値Ｖａ＿ａｉｍを最大効率電圧Ｖａ＿ηと同じ値に設定する。また、分割部２０は、外部からの目標値Ｖａｉｍから電力変換部１２ａの最大効率電圧Ｖａ＿ηの値を引いた結果を更新値Ｖａｉｍ’として保存する。更新値Ｖａｉｍ’の保存先は、例えば、制御部１５に内蔵された、図示していないメモリまたはレジスタである。
【００６０】
ステップＳ１１１で外部からの目標値Ｖａｉｍが電力変換部１２ａの最大効率電圧Ｖａ＿η以下の場合、ステップＳ１１３において、分割部２０は、電力変換部１２ａの目標値Ｖａ＿ａｉｍを外部からの目標値Ｖａｉｍと同じ値に設定する。また、分割部２０は、電力変換部１２ｂの目標値Ｖｂ＿ａｉｍと電力変換部１２ｃの目標値Ｖｃ＿ａｉｍとをそれぞれ０Ｖに設定する。
【００６１】
ステップＳ１１２の次に、ステップＳ１１４において、分割部２０は、更新値Ｖａｉｍ’と電力変換部１２ｂの最大効率電圧Ｖｂ＿ηの値とを比較する。
【００６２】
ステップＳ１１４で更新値Ｖａｉｍ’が電力変換部１２ｂの最大効率電圧Ｖｂ＿ηよりも大きい場合、ステップＳ１１５において、分割部２０は、電力変換部１２ｂの目標値Ｖｂ＿ａｉｍを最大効率電圧Ｖｂ＿ηと同じ値に設定する。また、分割部２０は、電力変換部１２ｃの目標値Ｖｃ＿ａｉｍを、更新値Ｖａｉｍ’から電力変換部１２ｂの最大効率電圧Ｖｂ＿ηの値を引いて求められた値に設定する。
【００６３】
ステップＳ１１４で更新値Ｖａｉｍ’が電力変換部１２ｂの最大効率電圧Ｖｂ＿η以下の場合、ステップＳ１１６において、分割部２０は、電力変換部１２ｂの目標値Ｖｂ＿ａｉｍを更新値Ｖａｉｍ’と同じ値に設定する。また、分割部２０は、電力変換部１２ｃの目標値Ｖｃ＿ａｉｍを０Ｖに設定する。
【００６４】
ステップＳ１００でＣＯＵＮＴがＰよりも大きく、かつ、Ｑ以下の場合、ステップＳ１０２において、分割部２０は、図８に示したＴ２用の処理を実行する。
【００６５】
ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で電力変換部１２ａ、電力変換部１２ｂおよび電力変換部１２ｃについて実行される処理が、それぞれ電力変換部１２ｂ、電力変換部１２ｃおよび電力変換部１２ａについて実行される。すなわち、ステップＳ１２１からステップＳ１２６で実行される処理は、「ａ」が「ｂ」に、「ｂ」が「ｃ」に、「ｃ」が「ａ」に読み替えられる点を除き、それぞれステップＳ１１１からステップＳ１１６で実行される処理と同じである。
【００６６】
ステップＳ１００でＣＯＵＮＴがＱよりも大きい場合、ステップＳ１０３において、分割部２０は、図９に示したＴ３用の処理を実行する。
【００６７】
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０１で電力変換部１２ａ、電力変換部１２ｂおよび電力変換部１２ｃについて実行される処理が、それぞれ電力変換部１２ｃ、電力変換部１２ａおよび電力変換部１２ｂについて実行される。すなわち、ステップＳ１３１からステップＳ１３６で実行される処理は、「ａ」が「ｃ」に、「ｂ」が「ａ」に、「ｃ」が「ｂ」に読み替えられる点を除き、それぞれステップＳ１１１からステップＳ１１６で実行される処理と同じである。
【００６８】
ステップＳ１０１、ステップＳ１０２およびステップＳ１０３のいずれかの次に、ステップＳ１０４において、分割部２０は、ＣＯＵＮＴの数値が１増えるようにＣＯＵＮＴを更新する。すなわち、分割部２０は、ＣＯＵＮＴをインクリメントする。
【００６９】
ステップＳ１０４の次に、ステップＳ１０５において、分割部２０は、ＣＯＵＮＴの数値を確認する。具体的には、分割部２０は、ＣＯＵＮＴの数値を予め定められたＲと比較する。Ｒの値は、Ｔ１、Ｔ２およびＴ３の期間の合計の長さをＣＯＵＮＴの１に相当する時間で割って求められる値に予め設定されている。具体例として、Ｔ１、Ｔ２およびＴ３の各期間の長さが５分であり、ＣＯＵＮＴが１分ごとにインクリメントされるとする。その場合、Ｒの値は１５に設定される。
【００７０】
ステップＳ１０５でＣＯＵＮＴがＲと等しい場合、ステップＳ１０６において、分割部２０は、ＣＯＵＮＴを０にリセットする。
【００７１】
ステップＳ１０５でＣＯＵＮＴがＲと等しくない場合、または、ステップＳ１０６の後は、分割部２０の動作が一旦終了する。その後、分割部２０の動作は、ステップＳ１００から再開される。
【００７２】
本実施の形態では、内部変数であるＣＯＵＮＴを使って電力変換部１２のローテーションが制御されるが、任意の周期的なタイマを使ってローテーションが制御されてもよい。つまり、タイマの周期ごとに、ローテーションが実施されてもよい。
【００７３】
＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
本実施の形態では、制御部１５が、固定の第１電圧を一部の電力変換部１２に出力させ、かつ、目標値Ｖａｉｍに合わせて調整した第２電圧を他の電力変換部１２に出力させる場合に、第２電圧を出力する電力変換部１２を３つの電力変換部１２の間で繰り返し切り替える。このため、発熱の分散が可能となる。その結果、電力変換装置１０にヒートスポットが生じにくくなる。なお、第２電圧を出力する電力変換部１２の切り替えは、少なくとも２つの電力変換部１２の間で行われればよい。例えば、電力変換部１２の数が３つであっても、後述する実施の形態２のように、第２電圧を出力する電力変換部１２の切り替えが２つの電力変換部１２の間で行われてもよい。
【００７４】
第１電圧は、目標値Ｖａｉｍに対して固定の電圧である。よって、目標値Ｖａｉｍが増減されたからといって、第１電圧が増減されるということはない。ただし、目標値Ｖａｉｍが減少した場合に、全体の出力電圧が目標値Ｖａｉｍを上回らないように、第１電圧の出力が停止されることはある。一方、第２電圧は、目標値Ｖａｉｍに対して可変の電圧である。よって、目標値Ｖａｉｍが増減されれば、第２電圧も増減される。なお、目標値Ｖａｉｍが減少し、第１電圧の出力が停止された場合に、全体の出力電圧が目標値Ｖａｉｍを下回らないように、第２電圧が増加されることがある。
【００７５】
本実施の形態では、制御部１５が、第２電圧を１つの電力変換部１２に出力させ、かつ、第１電圧を残りの電力変換部１２に出力させる場合に、第２電圧を出力する電力変換部１２を複数の電力変換部１２の中で順番に切り替える。このため、電力変換部１２間で損失に起因する温度上昇を均一化することが可能となる。その結果、電力変換装置１０にヒートスポットがますます生じにくくなる。
【００７６】
本実施の形態では、複数の電力変換部１２が、各電力変換部１２から出力される電圧が第１電圧のときに各電力変換部１２の変換効率が最大になる特性を持っている。すなわち、電力変換部１２により出力される第１電圧は、その電力変換部１２の最大効率電圧である。このため、第１電圧を出力する電力変換部１２の発熱を最大限に抑えることができる。なお、電力変換部１２により出力される第１電圧は、固定の電圧であれば、その電力変換部１２の最大効率電圧でなくてもよいが、その電力変換部１２の最大効率電圧に近い電圧であることが望ましい。
【００７７】
また、本実施の形態では、電力変換部１２により出力される第１電圧は、その電力変換部１２の最大出力電圧である。このため、対応可能な目標値Ｖａｉｍの範囲が広い。なお、各電力変換部１２の最大効率電圧は、各電力変換部１２の最大出力電圧と一致しなくてもよい。電力変換部１２により出力される第１電圧は、その電力変換部１２の最大出力電圧と大きく異なっていても、その電力変換部１２の最大効率電圧と同じか、あるいは、最大効率電圧に近い電圧であることが望ましい。
【００７８】
本実施の形態では、制御部１５が、第２電圧を出力する電力変換部１２を等しい時間間隔で切り替える。このため、電力変換部１２間で損失に起因する温度上昇を均一化しやすい。なお、変形例として、制御部１５は、第２電圧を出力する電力変換部１２の温度を検出し、検出した温度が閾値を超えた場合に、第２電圧を出力する電力変換部１２を切り替えてもよい。この変形例によれば、各電力変換部１２での温度上昇を予め定めた基準以下に確実に抑えることができる。
【００７９】
本実施の形態では、制御部１５が、複数の電力変換部１２の優先順位を繰り返し切り替える。具体的には、制御部１５は、Ｔ１の期間中、電力変換部１２ａの優先順位を１位、電力変換部１２ｂの優先順位を２位、電力変換部１２ｃの優先順位を３位に設定する。制御部１５は、Ｔ２の期間中、電力変換部１２ｂの優先順位を１位、電力変換部１２ｃの優先順位を２位、電力変換部１２ａの優先順位を３位に設定する。制御部１５は、Ｔ３の期間中、電力変換部１２ｃの優先順位を１位、電力変換部１２ａの優先順位を２位、電力変換部１２ｂの優先順位を３位に設定する。
【００８０】
制御部１５は、第１電圧を出力する電力変換部１２を複数の電力変換部１２の中から優先順位に従って、かつ、複数の電力変換部１２から出力される電圧の合計が目標値Ｖａｉｍを超えない範囲で選択する。制御部１５は、選択済の電力変換部１２から出力される電圧の合計が目標値Ｖａｉｍよりも低い場合、不足分を第２電圧として出力する電力変換部１２を複数の電力変換部１２の中から優先順位に従って選択する。
【００８１】
本実施の形態では、目標値Ｖａｉｍが低いために、１つまたは２つの電力変換部１２が出力を停止する場合があり得る。しかし、上記のように、優先順位を繰り返し切り替えることで、出力を停止する電力変換部１２も３つの電力変換部１２の間で繰り返し切り替えることができる。このため、電力変換部１２間で損失に起因する温度上昇を均一化しやすい。
【００８２】
本実施の形態では、制御部１５が、目標値Ｖａｉｍを、各電力変換部１２に割り振る目標値に分割する。目標値Ｖａｉｍの分割は、最大効率で動作する電力変換部１２と、最大効率で動作する電力変換部１２の出力電圧を目標値Ｖａｉｍから引いて求められる電圧を出力する電力変換部１２とが、発熱部品の温度上昇の時定数よりも早く切り替わるように繰り返し実施される。このため、大きな放熱器が不要になり、電力変換装置１０の小型化が可能となる。
【００８３】
＊＊＊他の構成＊＊＊
本実施の形態では、電力変換装置１０が電気推進システム３０に備えられているが、変形例として、電力変換装置１０が別のシステムに備えられていてもよい。この別のシステムは、電力変換装置１０から供給される電力を利用する、負荷１４と同様の要素を備えるシステムであればよい。
【００８４】
本実施の形態では、直流電圧源１１と電力変換部１２とキャパシタ１３との組み合わせが、すべて同じ回路構成および同じ回路部品により実装されているが、変形例として、直流電圧源１１と電力変換部１２とキャパシタ１３との組み合わせが、異なる回路構成または異なる回路部品により実装されていてもよい。
【００８５】
本実施の形態では、電力変換装置１０が３つの電力変換部１２を備えているが、変形例として、電力変換部１２が２つの電力変換部１２を備えていてもよい。そのような例においては、制御部１５が、固定の第１電圧を１つの電力変換部１２に出力させ、かつ、目標値Ｖａｉｍに合わせて調整した第２電圧を他の１つの電力変換部１２に出力させる場合に、第１電圧を出力する電力変換部１２と第２電圧を出力する電力変換部１２とを２つの電力変換部１２の間で交互に切り替える。このため、本実施の形態と同じように、発熱の分散が可能となる。別の変形例として、電力変換部１２が４つの電力変換部１２を備えていてもよい。そのような例においては、制御部１５が、固定の第１電圧を一部の電力変換部１２に出力させ、かつ、目標値Ｖａｉｍに合わせて調整した第２電圧を他の電力変換部１２に出力させる場合に、第２電圧を出力する電力変換部１２を４つの電力変換部１２の間で繰り返し切り替える。このため、本実施の形態と同じように、発熱の分散が可能となる。さらに別の変形例として、電力変換部１２が５つ以上の電力変換部１２を備えていてもよい。
【００８６】
実施の形態２．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を、図１０から図１４を用いて説明する。
【００８７】
実施の形態１では、制御部１５が、固定の第１電圧を一部の電力変換部１２に出力させ、かつ、目標値Ｖａｉｍに合わせて調整した第２電圧を他の電力変換部１２に出力させる場合に、第２電圧を出力する電力変換部１２を「３つ」の電力変換部１２の間で繰り返し切り替える。一方、本実施の形態では、制御部１５が、固定の第１電圧を一部の電力変換部１２に出力させ、かつ、目標値Ｖａｉｍに合わせて調整した第２電圧を他の電力変換部１２に出力させる場合に、第２電圧を出力する電力変換部１２を「２つ」の電力変換部１２の間で繰り返し切り替える。
【００８８】
＊＊＊構成の説明＊＊＊
本実施の形態に係る電気推進システム３０の構成については、図１に示した実施の形態１のものと同じであるため、説明を省略する。
【００８９】
制御部１５の構成についても、図３に示した実施の形態１のものと同じであるため、説明を省略する。
【００９０】
＊＊＊動作の説明＊＊＊
図１０を参照して、本実施の形態に係る高効率制御方法の概念を説明する。
【００９１】
本実施の形態でも、各電力変換部１２が、図４に示したような、出力電圧が大きくなればなるほど、変換効率が改善する特性を持っている。
【００９２】
図１０は、制御部１５による時間軸での出力電圧の割り振り例を示している。図５との違いとして、時間軸の下にある帯は、長さが等しいＵ１およびＵ２の期間を示している。
【００９３】
図１０に示した例では、１つの予め決められた電力変換部１２の出力電圧が、常に最大効率電圧に設定されている。そして、残り２つの電力変換部１２の間で、出力電圧が最大効率電圧に設定される電力変換部１２と出力電圧が目標値Ｖａｉｍに合わせて調整される電力変換部１２との切り替えが定期的に実施されている。具体的には、Ｕ１およびＵ２の両方において、電力変換部１２ｃの出力電圧Ｖｃが最大効率電圧Ｖｃ＿ηに設定されている。そして、Ｕ１において、電力変換部１２ａの出力電圧Ｖａが最大効率電圧Ｖａ＿ηに設定され、電力変換部１２ｂの出力電圧Ｖｂが、目標値Ｖａｉｍから最大効率電圧Ｖｃ＿ηおよび最大効率電圧Ｖａ＿ηを引いて求められる電圧に調整されている。Ｕ２において、電力変換部１２ｂの出力電圧Ｖｂが最大効率電圧Ｖｂ＿ηに設定され、電力変換部１２ａの出力電圧Ｖａが、目標値Ｖａｉｍから最大効率電圧Ｖｃ＿ηおよび最大効率電圧Ｖｂ＿ηを引いて求められる電圧に調整されている。
【００９４】
Ｕ１およびＵ２の各期間の長さについては、実施の形態１におけるＴ１、Ｔ２およびＴ３の各期間の長さと同じである。
【００９５】
図１１、図１２、図１３および図１４を参照して、制御部１５の動作を説明する。具体的には、分割部２０の動作を説明する。ここで説明する動作は、目標値Ｖａｉｍの分割方法に相当する。
【００９６】
ステップＳ２００において、分割部２０は、図１２に示した前処理を実行する。
【００９７】
ステップＳ２１１において、分割部２０は、外部からの目標値Ｖａｉｍと電力変換部１２ｃの最大効率電圧Ｖｃ＿ηの値とを比較する。
【００９８】
ステップＳ２１１で外部からの目標値Ｖａｉｍが電力変換部１２ｃの最大効率電圧Ｖｃ＿ηよりも大きい場合、ステップＳ２１２において、分割部２０は、電力変換部１２ｃの目標値Ｖｃ＿ａｉｍを最大効率電圧Ｖｃ＿ηと同じ値に設定する。また、分割部２０は、外部からの目標値Ｖａｉｍから電力変換部１２ｃの最大効率電圧Ｖｃ＿ηの値を引いた結果を更新値Ｖａｉｍ’として保存する。
【００９９】
ステップＳ２１１で外部からの目標値Ｖａｉｍが電力変換部１２ｃの最大効率電圧Ｖｃ＿η以下の場合、ステップＳ２１３において、分割部２０は、電力変換部１２ｃの目標値Ｖｃ＿ａｉｍを０Ｖに設定する。また、分割部２０は、外部からの目標値Ｖａｉｍを更新値Ｖａｉｍ’として保存する。
【０１００】
ステップＳ２００の次に、ステップＳ２０１において、分割部２０は、初期値が０の内部変数であるＣＯＵＮＴの数値を確認する。具体的には、分割部２０は、ＣＯＵＮＴの数値を予め定められたＰと比較する。Ｐの値は、Ｕ１の期間の長さをＣＯＵＮＴの１に相当する時間で割って求められる値に予め設定されている。具体例として、Ｕ１の期間の長さが５分であり、ＣＯＵＮＴが１分ごとにインクリメントされるとする。その場合、Ｐの値は５に設定される。
【０１０１】
ステップＳ２０１でＣＯＵＮＴがＰ以下の場合、ステップＳ２０２において、分割部２０は、図１３に示したＵ１用の処理を実行する。
【０１０２】
ステップＳ２２１において、分割部２０は、更新値Ｖａｉｍ’と電力変換部１２ａの最大効率電圧Ｖａ＿ηの値とを比較する。
【０１０３】
ステップＳ２２１で更新値Ｖａｉｍ’が電力変換部１２ａの最大効率電圧Ｖａ＿ηよりも大きい場合、ステップＳ２２２において、分割部２０は、電力変換部１２ａの目標値Ｖａ＿ａｉｍを最大効率電圧Ｖａ＿ηと同じ値に設定する。また、分割部２０は、電力変換部１２ｂの目標値Ｖｂ＿ａｉｍを、更新値Ｖａｉｍ’から電力変換部１２ａの最大効率電圧Ｖａ＿ηの値を引いて求められた値に設定する。
【０１０４】
ステップＳ２２１で更新値Ｖａｉｍ’が電力変換部１２ａの最大効率電圧Ｖａ＿η以下の場合、ステップＳ２２３において、分割部２０は、電力変換部１２ａの目標値Ｖａ＿ａｉｍを更新値Ｖａｉｍ’と同じ値に設定する。また、分割部２０は、電力変換部１２ｂの目標値Ｖｂ＿ａｉｍを０Ｖに設定する。
【０１０５】
ステップＳ２０１でＣＯＵＮＴがＰよりも大きい場合、ステップＳ２０３において、分割部２０は、図１４に示したＵ２用の処理を実行する。
【０１０６】
ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で電力変換部１２ａおよび電力変換部１２ｂについて実行される処理が、それぞれ電力変換部１２ｂおよび電力変換部１２ａについて実行される。すなわち、ステップＳ２３１からステップＳ２３３で実行される処理は、「ａ」が「ｂ」に、「ｂ」が「ａ」に読み替えられる点を除き、それぞれステップＳ２２１からステップＳ２２３で実行される処理と同じである。
【０１０７】
ステップＳ２０２およびステップＳ２０３のいずれかの次に、ステップＳ２０４において、分割部２０は、ＣＯＵＮＴの数値が１増えるようにＣＯＵＮＴを更新する。すなわち、分割部２０は、ＣＯＵＮＴをインクリメントする。
【０１０８】
ステップＳ２０４の次に、ステップＳ２０５において、分割部２０は、ＣＯＵＮＴの数値を確認する。具体的には、分割部２０は、ＣＯＵＮＴの数値を予め定められたＱと比較する。Ｑの値は、Ｕ１およびＵ２の期間の合計の長さをＣＯＵＮＴの１に相当する時間で割って求められる値に予め設定されている。具体例として、Ｕ１およびＵ２の各期間の長さが５分であり、ＣＯＵＮＴが１分ごとにインクリメントされるとする。その場合、Ｑの値は１０に設定される。
【０１０９】
ステップＳ２０５でＣＯＵＮＴがＱと等しい場合、ステップＳ２０６において、分割部２０は、ＣＯＵＮＴを０にリセットする。
【０１１０】
ステップＳ２０５でＣＯＵＮＴがＱと等しくない場合、または、ステップＳ２０６の後は、分割部２０の動作が一旦終了する。その後、分割部２０の動作は、ステップＳ２００から再開される。
【０１１１】
＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
本実施の形態では、制御部１５が、固定の第１電圧を一部の電力変換部１２に出力させ、かつ、目標値Ｖａｉｍに合わせて調整した第２電圧を他の電力変換部１２に出力させる場合に、第２電圧を出力する電力変換部１２を２つの電力変換部１２の間で繰り返し切り替える。このため、発熱の分散が可能となる。その結果、電力変換装置１０にヒートスポットが生じにくくなる。
【０１１２】
＊＊＊他の構成＊＊＊
本実施の形態では、直流電圧源１１と電力変換部１２とキャパシタ１３との組み合わせが、すべて同じ回路構成および同じ回路部品により実装されているが、直流電圧源１１と電力変換部１２とキャパシタ１３との組み合わせが、異なる回路構成または異なる回路部品により実装されていてもよい。具体例として、第２電圧を出力することがない電力変換部１２は、出力電圧を調整できる機能を省いた回路構成または回路部品により実装されていてもよい。すなわち、電力変換部１２ｃは、電力変換部１２ａおよび電力変換部１２ｂとは異なる回路構成または異なる回路部品により実装されていてもよい。
【０１１３】
本実施の形態では、電力変換装置１０が３つの電力変換部１２を備えているが、変形例として、電力変換部１２が４つ以上の電力変換部１２を備えていてもよい。そのような例においては、制御部１５が、固定の第１電圧を一部の電力変換部１２に出力させ、かつ、目標値Ｖａｉｍに合わせて調整した第２電圧を他の電力変換部１２に出力させる場合に、第２電圧を出力する電力変換部１２を少なくとも２つの電力変換部１２の間で繰り返し切り替える。このため、本実施の形態と同じように、発熱の分散が可能となる。
【符号の説明】
【０１１４】
１０  電力変換装置、１１  直流電圧源、１１ａ  直流電圧源、１１ｂ  直流電圧源、１１ｃ  直流電圧源、１２  電力変換部、１２ａ  電力変換部、１２ｂ  電力変換部、１２ｃ  電力変換部、１３  キャパシタ、１３ａ  キャパシタ、１３ｂ  キャパシタ、１３ｃ  キャパシタ、１４  負荷、１５  制御部、２０  分割部、２１  保護部、２２ａ  加算器、２２ｂ  加算器、２２ｃ  加算器、２３ａ  演算部、２３ｂ  演算部、２３ｃ  演算部、３０  電気推進システム。
【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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【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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