(57)【要約】  直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、この電力変換回路に接続する高電位側と低電位側とを有する直流母線と、高電位側と低電位側の直流母線の間に接続される第１の直流電力供給回路と、高電位側と低電位側の直流母線の間に接続される第２の直流電力供給回路とを備える。さらに、第１の直流電力供給回路と第２の直流電力供給回路との内少なくとも一方に並列に接続する共振抑制回路とを備える。また、この共振抑制回路は、第１の直流電力供給回路の高電位側から電力変換回路を経由し第１の直流電力供給回路の低電位側へ戻る電流の経路の共振周波数と第２の直流電力供給回路の高電位側から電力変換回路を経由し第２の直流電力供給回路の低電位側へ戻る電流の経路の共振周波数との両方に比べ低い遮断周波数を有する。
2017115539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換回路と、
前記電力変換回路に接続する高電位側と低電位側とを有する直流母線と、
高電位側は前記直流母線の前記高電位側に接続し低電位側は前記直流母線の前記低電位側に接続する第１の直流電力供給回路と、
高電位側は前記直流母線の前記高電位側に接続し低電位側は前記直流母線の前記低電位側に接続する第２の直流電力供給回路と、
前記第１の直流電力供給回路と前記第２の直流電力供給回路との内少なくとも一方に並列に接続する共振抑制回路とを備え、
前記共振抑制回路は、前記第１の直流電力供給回路の高電位側から前記電力変換回路を経由し前記第１の直流電力供給回路の低電位側へ戻る電流の経路の共振周波数と前記第２の直流電力供給回路の高電位側から前記電力変換回路を経由し前記第２の直流電力供給回路の低電位側へ戻る電流の経路の共振周波数との両方に比べ低い遮断周波数を有することを特徴とする電力変換システム。
【請求項２】
電力変換回路と、
前記電力変換回路に接続し高電位側と低電位側とを有する第１の直流母線と、
高電位側は前記第１の直流母線の前記高電位側に接続し低電位側は前記第１の直流母線の前記低電位側に接続する第１の直流電力供給回路と、
高電位側は前記第１の直流母線の前記高電位側に接続し低電位側は前記第１の直流母線の前記低電位側に接続する第２の直流母線と、
高電位側は前記第２の直流母線の前記高電位側に接続し低電位側は前記第２の直流母線の前記低電位側に接続する第２の直流電力供給回路と、
一端は前記第１の直流母線に接続しもう一端は前記第２の直流母線に接続し、第２の直流電力供給回路から前記電力変換回路へ供給する電力をオンオフ制御する第１のスイッチと、
高電位側は前記第１の直流母線の高電位側に接続し低電位側は前記第１の直流母線の低電位側に接続する共振抑制回路とを備え、
前記共振抑制回路は、前記第１の直流電力供給回路の高電位側から前記電力変換回路を経由し前記第１の直流電力供給回路の低電位側へ戻る電流の経路の共振周波数と前記第２の直流電力供給回路の高電位側から前記電力変換回路を経由し前記第２の直流電力供給回路の低電位側へ戻る電流の経路の共振周波数との両方に比べ低い遮断周波数を有することを特徴とする電力変換システム。
【請求項３】
前記第１の直流電力供給回路と前記第２の直流電力供給回路との内で導通時の内部インピーダンスが高い方のみに並列に接続する前記共振抑制回路を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力変換システム。
【請求項４】
前記第１の直流電力供給回路と前記第２の直流電力供給回路との内で少なくとも一方は、第２のスイッチを備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項５】
前記共振抑制回路は、抵抗器とコンデンサとを直列接続する回路を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項６】
前記共振抑制回路は、抵抗とダイオードとを並列接続したものにコンデンサを直列接続する回路を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項７】
前記共振抑制回路は、コンデンサとインダクタとを直列接続する回路を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項８】
前記電力変換回路は、半導体スイッチで構成され、前記半導体スイッチは、Ｓｉ、あるいは、ＳｉＣ、ＧａＮ、ダイヤモンドのワイドバンドギャップ半導体を用いたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力変換回路と少なくとも２つの直流電力供給回路とを備える電力変換システムに関わる。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力変換システムでは、電力変換回路であるインバータ回路と直流母線を介してインバータ回路に並列に接続する第１の直流電源と第２の直流電源とを備えている。さらに、第１の直流電源とインバータ回路の間にスイッチを備え、スイッチのオンオフにより、インバータ回路への電力供給源に、第１の電源あるいは第２の電源を選択することが可能である（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献２】特開２００１−３７２４７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電力変換システムでは、インバータ回路への電力供給をスイッチのオンオフにより、第１の直流電源あるいは第２の直流電源を選択する時に、インバータ回路に接続するインピーダンスが変化することにより共振状態に陥ることがある。共振状態に陥ると、直流母線に交流電圧が重畳し交流電圧が長時間の間減衰しないことがある。
さらに、直流母線に交流電圧が重畳するとインバータ回路からの出力電力が安定せず、モータの制御が不能になることがある。
このような共振状態の発生を抑制するためには、高電位側直流母線と低電位側直流母線の間に平滑コンデンサを接続する従来方法、および第１の電源と第２の電源との各々に平滑コンデンサを接続する従来方法が考えられる。
しかしながら、従来方法は、比較的体積の大きいコンデンサを用いる必要があり、比較的広い設置空間を要する場合がある。なお、このような電力変換システムを設置する場合、設置空間に制約を受けることがある。例えば、車両などに搭載する場合などが挙げられ、コンデンサを設置するための充分な設置空間を確保できないために、小さい体積のコンデンサを設置した場合、共振状態による直流母線に交流電圧が重畳してしまい抑制できない問題があった。【０００５】
この発明は、前述の課題を解決するためになされたもので、充分な設置空間を確保できない場合でも、共振状態による直流母線に交流電圧が重畳することを抑制し、モータの制御等のインバータ回路の接続機器が不能になる陥ることない電力変換システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の電力変換システムは、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、この電力変換回路に接続する高電位側と低電位側とを有する直流母線と、高電位側と低電位側の直流母線の間に接続される第１の直流電力供給回路と第２の直流電力供給回路とを備える。さらに、第１の直流電力供給回路と第２の直流電力供給回路との内で少なくとも一方に並列に接続する共振抑制回路とを備える。また、この共振抑制回路は、第１の直流電力供給回路の高電位側から電力変換回路を経由し第１の直流電力供給回路の低電位側へ戻る電流の経路の共振周波数と第２の直流電力供給回路の高電位側から電力変換回路を経由し第２の直流電力供給回路の低電位側へ戻る電流の経路の共振周波数との両方に比べ低い遮断周波数を有する。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、第１の直流電力供給回路と第２の直流電力供給回路の内で少なくとも一方に共振抑制回路を並列に接続することで、共振状態による直流母線に重畳する交流電圧を抑制することができるので、充分な設置空間を確保できない場合でも、モータの制御等のインバータ回路の接続機器が不能になる陥ることない高い信頼性を備える電力変換システムを提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電力変換システムの電気接続を示す電気回路図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る電力変換システムの電気接続を示す電気回路図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る電力変換システムの電気接続を示す電気回路図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係る図３とは別の例の電力変換システムの電気接続を示す電気回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における電力変換システム１００を示す電気接続図である。
図１を参照して、実施の形態１における電力変換システム１００の電気接続を説明する。
この発明の電力変換システム１００は、インバータ回路１、直流母線２、第１の電源回路３、第２の電源回路４、および共振抑制回路５を含む。なお、インバータ回路１は、この発明の構成要素の電力変換回路であり、第１の電源回路３は、この発明の構成要素の第１の直流電力供給回路であり、第２の電源回路４は、この発明の構成要素の第２の直流電力供給回路である。
【００１０】
インバータ回路１の高電位側直流端子１ｐは、直流母線２の高電位側直流母線２ｐに接続され、インバータ回路１の低電位側直流端子１ｎは、直流母線２の低電位側直流母線２ｎに接続される。
さらに、第１の電源回路３の高電位側は、高電位側直流母線２ｐに接続され、第１の電源回路３の低電位側は、低電位側直流母線２ｎに接続される。
また、第２の電源回路４の高電位側は、高電位側直流母線２ｐに接続され、第２の電源回路４の低電位側は、低電位側直流母線２ｎに接続される。
なお、第２の電源回路４は、第１の電源回路３に比べて電力供給時（導通時）の内部インピーダンスが高く設定されており、第２の電源回路４に直流母線２を介さず並列に、共振抑制回路５が接続される。
さらに、インバータ回路１のｕ相交流線端子１ｕは、モータ６のｕ相端子（図示せず）に接続され、インバータ回路１のｖ相交流線端子１ｖは、モータ６のｖ相端子（図示せず）に接続され、インバータ回路１のｗ相交流線端子１ｗは、モータ６のｗ相端子（図示せず）に接続される。
【００１１】
直流母線２に直列に寄生インダクタンス２ｉが、インバータ回路１の高電位側直流端子１ｐと低電位側直流端子１ｎの間に寄生容量１ｃが、それぞれ存在する。これらの詳細は後述する。
【００１２】
第１の電源回路３および第２の電源回路４の内部の電気接続を説明する。
第１の電源回路３は、電池３ｂとスイッチ３ｓとを有する。電池３ｂの高電位側は、スイッチ３ｓの一端と接続され、電池３ｂの低電位側は、低電位側直流母線２ｎに接続され、スイッチ３ｓのもう一端は、高電位側直流母線２ｐに接続される。なお、スイッチ３ｓは、この発明の構成要素の第２のスイッチである。
第２の電源回路４は、電池４ｂを有する。電池４ｂの低電位側は、低電位側直流母線２ｎに接続され、電池４ｂの高電位側は、高電位側直流母線２ｐに接続される。
【００１３】
共振抑制回路５の内部の電気接続を説明する。
共振抑制回路５は、抵抗器５ｒとコンデンサ５ｃとを有する。抵抗器５ｒとコンデンサ５ｃとは直列に接続され、コンデンサ５ｃの一端は、低電位側直流母線２ｎに接続され、抵抗器５ｒの一端は、高電位側直流母線２ｐに接続される。
【００１４】
つぎに、本実施の形態１における電力変換システム１００の動作について説明する。
スイッチ３ｓがオフ状態である場合、第１の電源回路３は、インバータ回路１へ直流電力を供給せず、第２の電源回路４のみが、直流母線２を介してインバータ回路１へ直流電力を供給する。また、スイッチ３ｓがオン状態である場合、第１の電源回路３と第２の電源回路４との両方が、直流母線２を介してインバータ回路１へ直流電力を供給する。
【００１５】
外部の制御装置（図示せず）からインバータ回路１の制御回路（図示せず）にモータ６のモータ動作指令値（回転速度、トルクなど）に相当する信号が与えられる。制御回路は、そのモータ動作指令値に基づきインバータ回路１を構成する半導体素子のオンオフ動作を実行する。そのモータ動作に相当する振幅および周波数の３相交流電圧は、ｕ相交流線端子１ｕ、ｖ相交流端子１ｖ、およびｗ相交流端子１ｗを介してモータ６へ出力される。モータ６は、送電された電力を電磁力に変換して回転する。
【００１６】
スイッチ３ｓがオフ状態にあり、第１の電源回路４のみが直流電力を供給している状態にある時に、モータ６のモータ動作指令値の変更に伴い制御装置からの指令によりスイッチ３ｓをオン状態に切り替え、第１の電源回路３と第２の電源回路４とから直流電力を供給することがある。例えば、本実施の形態１における電力変換システムが、車両に搭載される場合が挙げられる。
【００１７】
つぎに、本実施の形態１における電力変換システムが、車両に搭載され車両の動輪がモータ６に接続される例において、スイッチ３ｓのオンオフが切り替わる場合について詳細に説明する。
当初、第２の電源回路４のみからの直流電力によりモータ６を回転させ、車両は走行中にあるとする。その後、アクセルワークにより車両を加速する際、モータ６の回転数を急激に上げる必要があり、第２の電源回路４のみからでは、電力供給量が不足する場合がある。制御装置は、スイッチ３ｓのスイッチ動作指令値によりスイッチ３ｓをオフ状態からオン状態にし、第１の電源回路３および第２の電源回路４との両方からインバータ回路１に直流電力を供給し電力供給量を増量する。
【００１８】
また、当初スイッチ３ｓがオン状態である場合、第１の電源回路３および第２の電源回路４との両方からインバータ回路１に電力を供給しており、その後アクセルワークにより減速する際、電力供給量が第２の電源回路４からの電力供給量で充分な場合は、外部の制御装置は、スイッチ３ｓのスイッチ動作指令値によりスイッチ３ｓをオン状態からオフ状態にする。
【００１９】
つぎに、共振抑制回路５の共振状態の抑制効果について説明する。
前述したように、一般に直流母線２を介して直流電力をインバータ回路１に供給する電流経路には、寄生インダクタンス２ｉが存在し、インバータ回路１の高電位側直流端子１ｐと低電位側直流端子１ｎとの間には、寄生容量１ｃが存在する。さらに、寄生インダクタンス２ｉと寄生容量１ｃとの直列接続により共振回路を形成する。
また、スイッチ３ｓをオン状態からオフ状態に切り替える場合あるいはオフ状態からオン状態に切り替える場合、第１の電源回路３と第２の電源回路４とからインバータ回路１への電流経路が変化し、この電流経路の変化に伴い電流経路のインピーダンスが変化する。
【００２０】
この電流経路のインピーダンス変化が誘因となり、共振回路が特定周波数域での共振状態を発生させ、この共振状態による特定周波数域の交流電圧が、直流母線２に重畳し比較的長時間にわたり減衰しないことがある。すなわち、インバータ回路１の高電位側直流端子１ｐと低電位側直流端子１ｎとの間に交流電圧が重畳してしまうことがある。
共振抑制回路５の抵抗器５ｒの抵抗値Ｒとコンデンサ５ｃの電気容量値Ｃとの値を適切に設定することにより、この特定周波数域の交流電圧を急速に減衰させる効果を有する。
このように、本発明の電力変換システムでは、共振抑制回路５の抵抗器５ｒの抵抗値Ｒとコンデンサ５ｃの電気容量値Ｃとの値をこの特定周波数域に対応させて適切に設定しているので、特定周波数域の交流電圧を急速に減衰させることができる。
【００２１】
つぎに、抵抗値Ｒと電気容量値Ｃの設定方法を説明する。
第１の電源回路３の高電位側から、高電位側直流母線２ｐ、インバータ回路１の高電位側直流端子１ｐ、インバータ回路１の内部、インバータ回路１の低電位側直流端子１ｎ、および低電位側直流母線２ｎを経由し、第１の電源回路３の低電位側へ流れる電流の経路を経路１とし、経路１の共振周波数をｆ１とする。
第２の電源回路４の高電位側から、高電位側直流母線２ｐ、インバータ回路１の高電位側直流端子１ｐ、インバータ回路１の内部、インバータ回路１の低電位側直流端子１ｎ、および低電位側直流母線２ｎを経由し、第２の電源回路４の低電位側へ流れる電流の経路を経路２とし、経路２の共振周波数をｆ２とする。
なお、共振周波数ｆ１および共振周波数ｆ２は、経路１および経路２の周波数特性の測定により容易に求めることができる。
【００２２】
一方、共振抑制回路５の遮断周波数ｆｃは、抵抗器５ｒの抵抗値Ｒとコンデンサ５ｃと電気容量値Ｃとから、１／（２πＲＣ）となる。よって、共振周波数ｆ１および共振周波数ｆ２より、遮断周波数ｆｃが低くなるように、抵抗値Ｒと電気容量値Ｃとを設定することにより共振状態で直流母線２に重畳した交流電圧を急速に減衰することができる。
また、共振抑制回路５は、第１の電源回路３あるいは第２の電源回路４に直流母線２を介さず並列に接続されることにより、直流母線２の寄生インダクタンス２ｉの影響を受けることなく、共振状態で直流母線２に重畳した交流電圧を急速に減衰することができる。
なお、共振抑制回路５を、第１の電源回路３と第２の電源回路４との内の内部インピーダンスが相対的に高い方に並列に接続した方が、共振抑制回路５に流れる電流量が増えるので重畳した交流電圧をより急速に減衰することができる。前述したように、本実施の形態１では、第２の電源回路４は、第１の電源回路３に比べて導通時の内部インピーダンスが高く設定され、共振抑制回路５は第２の電源回路４に並列に接続される。
【００２３】
つぎに、高電位側直流母線と低電位側直流母線の間に平滑コンデンサを接続し共振状態を抑制する従来方法とこの発明とにおけるコンデンサの大きさの違いについて説明する。
従来方法の平滑コンデンサの電気容量値をＣｎとし、この場合の遮断周波数をこの発明の遮断周波数ｆｃと同様な値とする。一方、この発明の場合、前述したように遮断周波数ｆｃは、抵抗器５ｒの抵抗値Ｒとコンデンサ５ｃと電気容量値Ｃと乗じた値により設定する。抵抗器５ｒの抵抗値Ｒを適切に選択することにより、Ｃｎ＞＞Ｃとすることができる。よって、従来方法の平滑コンデンサに比べ、この発明のコンデンサ５ｃに小型のものを選択することが可能となる。さらに、抵抗器５ｒはコンデンサに比べ部品体積が小さいので、抵抗器５ｒの抵抗値Ｒとコンデンサ５ｃとを合わせた体積は、従来方法に比べ小さくなる。すなわち、充分な設置空間を確保できない場合でも、共振状態による直流母線への交流電圧の重畳を抑制することができる。
【００２４】
なお、共振抑制回路５は、スイッチ３ｓのオン状態またはオフ状態においても、直流母線２を介して常にインバータ回路１に並列に接続されるので、インバータ回路１への外乱によるノイズの重畳も抑制することができる。また、インバータ回路１がノイズの発生を招く場合においてもノイズの重畳を抑制することができる。
【００２５】
なお、モータ６の始動時等の急速な加速時またはモータ６の急速な減速時においても、インバータ回路１のインピーダンスの変化を招く場合がある。すなわち、スイッチ３ｓのオンオフの切り替えを伴わない場合でも、電流経路のインピーダンスが変化し、インバータ回路１の高電位側直流端子１ｐと低電位側直流端子１ｎとの間に、共振状態による交流電圧が重畳してしまうことがある。このような場合でも、直流母線２を介して常にインバータ回路１に並列に共振抑制回路５が接続されるので、直流母線２への交流電圧の重畳の抑制することができる。
【００２６】
本実施の形態１によれば、前述したように共振抑制回路５を設置することにより、充分な設置空間を確保できない場合でも、共振状態による直流母線に交流電圧が重畳することを抑止し、モータの制御等のインバータ回路の接続機器が不能に陥らない高い信頼性を備える電力変換システムを提供することができる。
【００２７】
実施の形態２．
実施の形態１では、第１の電源回路３のみにスイッチ３ｓを設け、スイッチ３ｓをオン状態およびオフ状態にすることにより、インバータ回路１への電力供給源を、第１の電源回路３と第２の電源回路４の両方、あるいは第２の電源回路４のみを選択する電力変換システム１００を説明した。
本実施の形態２では、第２の電源回路４にもスイッチ４ｓを設け、インバータ回路１への電力供給源を、第１の電源回路３と第２の電源回路４との両方、第１の電源回路３のみ、あるいは第２の電源回路４のみから選択することが可能な電力変換システム１０１を説明する。
図２は、この発明を実施するための実施の形態２における電力変換システム１０１を示す電気接続図である。図２において、図１と同一番号あるいは同一符号は、実施の形態１に示す構成要素と同一品あるいは同等品であるので、その詳細な説明は省略する。
なお、本実施の形態２は、前述したように、第２の電源回路４にスイッチ４ｓと電池４ｂとを有する。
【００２８】
つぎに、図２を参照して本実施の形態２における電力変換システムの動作１０１について説明する。
インバータ回路１に直流電圧を供給するには、第１の電源回路３のみから供給する場合、第２の電源回路４のみから供給する場合、または第１の電源回路３と第２の電源回路４の両方から供給する場合の３通りがある。
第１の電源回路３のみから供給する場合、スイッチ３ｓがオン状態かつスイッチ４ｓがオフ状態となる（スイッチ状態１）。
また、第２の電源回路４のみから供給する場合、スイッチ３ｓがオフ状態かつスイッチ４ｓがオン状態となる（スイッチ状態２）。
さらに、第１の電源回路３と第２の電源回路４の両方から供給する場合、スイッチ３ｓがオン状態かつスイッチ４ｓがオン状態となる（スイッチ状態３）。
【００２９】
実施の形態１と同様に、このモータ動作指令値に応じて、スイッチ状態１〜３を相互に切り替える際、電流経路の変化に伴い電流経路のインピーダンスが変化する。
この電流経路のインピーダンス変化が誘因となり、共振回路が特定周波数域での共振状態を発生し、この特定周波数域の交流電圧が直流母線２に重畳する場合がある。
実施の形態１と同様に、共振抑制回路５の抵抗器５ｒの抵抗値Ｒとコンデンサ５ｃの電気容量値Ｃとの値を適切に設定することにより、充分な設置空間を確保できない場合でも、この特定周波数域の交流電圧を急速に減衰させる効果を有し、前述したように、第１の電源回路３に比べて導通時の内部インピーダンスが高い第２の電源回路４に、共振抑制回路５が並列に接続されるので、重畳した交流電圧をより急速に減衰することができる。
【００３０】
なお、共振抑制回路５は、スイッチ状態１〜スイッチ状態３のいずれにおいても、直流母線２を介して常にインバータ回路１に並列に接続されるので、前述した共振状態による交流電圧の重畳の抑制に加え、インバータ回路１への外乱によるノイズの重畳も抑制することができる。また、インバータ回路１がノイズの発生を招く場合においてもノイズの重畳を抑制することができる。
【００３１】
なお、モータ６の始動時等の急速な加速時またはモータ６の急速な減速時においても、インバータ回路１のインピーダンスの変化を招く場合がある。すなわち、スイッチ３ｓ、スイッチ４ｓのオンオフの切り替えを伴わない場合でも、電流経路のインピーダンスが変化し、インバータ回路１の高電位側直流端子１ｐと低電位側直流端子１ｎとの間に、共振状態による交流電圧が重畳してしまうことがある。このような場合でも、直流母線２を介して常にインバータ回路１に並列に共振抑制回路５が接続されるので、交流電圧の重畳を抑制することができる。
【００３２】
本実施の形態２によれば、前述したように共振抑制回路５を設置することのより、充分な設置空間を確保できない場合でも、共振状態による直流母線に交流電圧が重畳することを抑止しモータの制御等のインバータ回路の接続機器が不能になる陥ることない高い信頼性を備える電力変換システムを提供することができる。
【００３３】
実施の形態３．
実施の形態１および２では、第１の電源回路３、第２の電源回路４の一方、あるいは第１の電源回路３と第２の電源回路４の両方にスイッチを有する電力変換システムを説明した。
電力変換システムを設計する際、設置空間の制限等により、電源回路を選択するスイッチを直流母線の線間に設ける場合がある。
本実施の形態３では、直流母線の線間にスイッチを有する電力変換システム１０２を説明する。
【００３４】
図３は、この発明を実施するための実施の形態３における電力変換システム１０２を示す電気接続図である。図３において、図１と同一番号あるいは同一符号は、実施の形態１に示す構成要素と同一品あるいは同等品であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３５】
この発明の電力変換システム１０２は、インバータ回路１、第１の直流母線２１、第２の直流母線２２、スイッチ２ｓ、第１の電源回路３、第２の電源回路４、および共振抑制回路５を含む。なお、スイッチ２ｓは、この発明の構成要素の１のスイッチである。
インバータ回路１の高電位側直流端子１ｐは、第１の直流母線２１の高電位側第１の直流母線２１ｐに接続され、インバータ回路１の低電位側直流端子１ｎは、第１の直流母線２１の低電位側第１の直流母線２１ｎに接続される。
さらに、第１の電源回路３の高電位側は、高電位側第１の直流母線２１ｐに接続され、第１の電源回路３の低電位側は、低電位側第１の直流母線２１ｎに接続される。
スイッチ２ｓの一端は、高電位側第１の直流母線２１ｐに接続され、スイッチ２ｓのもう一端は、第２の直流母線２２の高電位側第２の直流母線２２ｐの一端に接続される。
また、第２の直流母線２２の低電位側第２の直流母線２２ｎは、低電位側第１の直流母線２１ｎに接続される。
さらに、第１の電源回路３の高電位側は、高電位側第２の直流母線２２ｐに接続され、第１の電源回路３の低電位側は、低電位側第２の直流母線２２ｎに接続される。
また、共振抑制回路５の高電位側は、高電位側第１の直流母線２１ｐに直接接続され、共振抑制回路５の低電位側は、低電位側第１の直流母線２１ｎに直接接続される。
【００３６】
つぎに、本実施の形態３における電力変換システム１０２の動作について説明する。インバータ回路１に直流電圧が供給する場合には、第１の電源回路３のみから供給する場合、第２の電源回路のみから供給する場合、または第１の電源回路３と第２の電源回路４の両方から供給する場合の３通りがある。
第１の電源回路３のみから供給する場合は、スイッチ３ｓがオン状態かつスイッチ２ｓがオフ状態となる（スイッチ状態１）。
また、第２の電源回路４のみから供給する場合は、スイッチ３ｓがオフ状態かつスイッチ２ｓがオン状態となる（スイッチ状態２）。
さらに、第１の電源回路３と第２の電源回路４の両方から供給する場合は、スイッチ３ｓがオン状態かつスイッチ２ｓがオン状態となる（スイッチ状態３）。
【００３７】
実施の形態２と同様に、このモータ動作指令値に応じて、スイッチ状態１〜３を相互に切り替える際、この電流経路の変化に伴い電流経路のインピーダンスが変化する。
この電流経路のインピーダンス変化が誘因となり、共振回路が特定周波数域での共振状態を発生し、この特定周波数域の交流電圧が、第１の直流母線２１に重畳する場合がある。
実施の形態１と同様に、共振抑制回路５の抵抗器５ｒの抵抗値Ｒとコンデンサ５ｃの電気容量値Ｃとの値を適切に設定することにより、充分な設置空間を確保できない場合でも、この特定周波数域の交流電圧を急速に減衰させる効果を有し、前述したように、第１の電源回路３に比べて導通時の内部インピーダンスが高く設定される第２の電源回路４に、共振抑制回路５が並列に接続されるので、重畳した交流電圧を急速に減衰することができる。
【００３８】
なお、共振抑制回路５は、スイッチ状態１〜スイッチ状態３のいずれにおいても、直流母線２を介して常にインバータ回路１に並列に接続されるので、前述した共振状態による交流電圧の重畳の抑制に加え、インバータ回路１への外乱によるノイズの重畳も抑制することができる。また、インバータ回路１が、ノイズの発生を招く場合においてもノイズの重畳も抑制することができる。
【００３９】
さらに、スイッチ２ｓおよびスイッチ３ｓのオンオフの切り替え時に重畳した交流電圧を、共振抑制回路５により急速に減衰する場合を説明したが、モータ６の始動時等の急速な加速時またはモータ６の急速な減速時においても、インバータ回路１のインピーダンスの変化を招く場合がある。すなわち、スイッチ２ｓおよびスイッチ４ｓのオンオフの切り替えを伴わない場合でも、電流経路のインピーダンスが変化し、インバータ回路１の高電位側直流端子１ｐと低電位側直流端子１ｎとの間に、共振状態による交流電圧が重畳してしまうことがある。このような場合でも、第１の直流母線２１を介して常にインバータ回路１に並列に共振抑制回路５が接続されるので、直流母線２１への交流電圧の重畳の抑制することができる。
【００４０】
本実施の形態３によれば、前述したように共振抑制回路５を設置することにより、充分な設置空間を確保できない場合でも、共振状態により直流母線に交流電圧が重畳することを抑止し、モータの制御等のインバータ回路の接続機器が不能になる陥ることない電力変換システム１０３を提供することができる。
【００４１】
図４は、本実施の形態３に係る図３とは別の例の電力変換システム１０３を示す電気接続図である。図３と同一番号あるいは同一符号は、前述した本実施の形態３に示す構成要素と同一品あるは同等品であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４２】
図４において、共振抑制回路５の高電位側は、インバータ回路１の高電位側直流端子１ｐに直接接続され、共振抑制回路５の低電位側は、インバータ回路１の低電位側直流端子１ｎに直接接続される。
【００４３】
図４に示す電力変換システム１０３によれば、前述した図３に示す電力変換システム１０２と同様に、充分な設置空間を確保できない場合でも、共振状態により直流母線に交流電圧が重畳することを抑止し、モータの制御等のインバータ回路の接続機器が不能になる陥ることない電力変換システムを提供することができる。
【００４４】
実施の形態１から実施の形態３では、第１の電源回路３および第２の電源回路４の２台の直流電力供給回路を備える実施の形態を説明したが、この発明は直流電力供給回路の台数に限定されるものではなく、直流電力供給回路を３台以上備えても良い。
【００４５】
なお、実施の形態１から実施の形態３では、共振抑制回路５の詳細な構造を説明したが、この発明はこれらの詳細な構造に限定されるものではない。例えば、共振抑制回路５としては、抵抗とダイオードとを並列接続したものに、コンデンサを直列接続した構成、コンデンサとインダクタとを直列接続した構成などがある。
【００４６】
また、実施の形態１から実施の形態３では、共振周波数ｆ１および共振周波数ｆ２より、遮断周波数ｆｃを低く設定することを説明したが、この発明は、遮断周波数ｆｃの設定値に限定するものではない。共振周波数ｆ１および共振周波数ｆ２より、遮断周波数ｆｃを高く設定値した場合でも、共振状態による直流母線への交流電圧の重畳を抑制することができ、インバータ回路１への外乱によるノイズの重畳も抑制することができる。また、インバータ回路１が、ノイズの発生を招く場合においてもノイズの重畳を抑制することができる。
【００４７】
さらに、実施の形態１および実施の形態２では、共振抑制回路５を１台用いる構造を説明したが、この発明は、共振抑制回路５の台数を限定するものではない。例えば、設置空間に余裕がある場合には、第１の電源回路３と第２の電源回路４とのそれぞれに直流母線を介さず並列に共振抑制回路５を接続しても良い。なお、その場合、第１の電源回路３に並列に接続する共振抑制回路５の遮断周波数ｆｃを、共振周波数ｆ１より低くなるように設定し、第２の電源回路４に並列に接続する共振抑制回路５の遮断周波数ｆｃを、共振周波数ｆ２より低くなるように設定しても良い。
【００４８】
また、実施の形態３でも、共振抑制回路５を１台用いる構造を説明したが、この発明は、共振抑制回路５の台数を限定するものではない。例えば、設置空間に余裕がある場合には、もう１台の共振抑制回路５の高電位側は、高電位側第２の直流母線２２ｐに直接接続され、もう１台の共振抑制回路５の低電位側は、低電位側第２の直流母線２２ｎに直接接続される。なお、その場合、第１の直流母線２１に接続する共振抑制回路５の遮断周波数ｆｃを、共振周波数ｆ１より低くなるように設定し、第２の直流母線２２に接続する共振抑制回路５の遮断周波数ｆｃを、共振周波数ｆ２より低くなるように設定しても良い。
【００４９】
なお、実施の形態１から実施の形態３では、第１の電源回路３と第２の電源回路４の構造の詳細な構造を説明した。この発明はこれらの詳細な構造に限定されるものではない。例えば、電池に鉛蓄電池やリチウムイオン電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ等を用い、スイッチにＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチや機械式スイッチ等を用いても良い。
【００５０】
さらに、インバータ回路１を構成する前記半導体スイッチは、Ｓｉ、あるいは、ＳｉＣやＧａＮ、ダイヤモンドのワイドバンドギャップ半導体を用いても良い。
【００５１】
なお、スイッチ２ｓ、スイッチ３ｓ、およびスイッチ４ｓのオンオフの切り替えを伴わない場合でも、直流母線２への交流電圧の重畳の抑制することができるので、スイッチを有しない電力変換システムにおいても、共振状態による直流母線に交流電圧が重畳することを抑止し、モータの制御等のインバータ回路の接続機器が不能に陥らない高い信頼性を備える電力変換システムを提供することができる。
【００５２】
また、この発明は、共振抑制回路５を接続することにより、直流母線２への交流電圧の重畳の抑制することができるので、充分な設置空間を確保できない場合に限らず、コスト削減あるは製造時間の短縮にも有効である。
【００５３】
さらに、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせた
り、各実施の形態を適宜変更、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１  インバータ回路、２  直流母線、２ｓ  スイッチ、２ｐ  高電位側直流母線、２ｎ  低電位側直流母線、３  第１の電源回路、３ｓ  スイッチ、４  第２の電源回路、４  第２の電源回路、４ｓ  スイッチ、５  共振抑制回路、５ｃ  コンデンサ、５ｒ  抵抗器、５  共振抑制回路、２１  第１の直流母線、２１ｐ  高電位側第１の直流母線、２１ｎ  低電位側第１の直流母線、２２  第２の直流母線、２２ｐ  高電位側第２の直流母線、２２ｎ  低電位側第２の直流母線、１００〜１０３  電力変換システム。
【図１】
2017115539.tif 000003
【図２】
2017115539.tif 000004
【図３】
2017115539.tif 000005
【図４】
2017115539.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月16日(2017.1.16)
【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】
電力変換回路と、
前記電力変換回路に接続する高電位側と低電位側とを有する直流母線と、
高電位側は前記直流母線の前記高電位側に接続し低電位側は前記直流母線の前記低電位側に接続する第１の直流電力供給回路と、
高電位側は前記直流母線の前記高電位側に接続し低電位側は前記直流母線の前記低電位側に接続する第２の直流電力供給回路と、
前記第１の直流電力供給回路と前記第２の直流電力供給回路との内で導通時の内部インピーダンスが高い方のみに並列に接続する共振抑制回路とを備え、
前記共振抑制回路は、前記第１の直流電力供給回路の高電位側から前記電力変換回路を経由し前記第１の直流電力供給回路の低電位側へ戻る電流の経路の共振周波数と前記第２の直流電力供給回路の高電位側から前記電力変換回路を経由し前記第２の直流電力供給回路の低電位側へ戻る電流の経路の共振周波数との両方に比べ低い遮断周波数を有することを
特徴とする電力変換システム。
【請求項２】
電力変換回路と、
前記電力変換回路に接続し高電位側と低電位側とを有する第１の直流母線と、
高電位側は前記第１の直流母線の前記高電位側に接続し低電位側は前記第１の直流母線の前記低電位側に接続する第１の直流電力供給回路と、
高電位側は前記第１の直流母線の前記高電位側に接続し低電位側は前記第１の直流母線の前記低電位側に接続する第２の直流母線と、
高電位側は前記第２の直流母線の前記高電位側に接続し低電位側は前記第２の直流母線の前記低電位側に接続する第２の直流電力供給回路と、
一端は前記第１の直流母線に接続しもう一端は前記第２の直流母線に接続し、第２の直流電力供給回路から前記電力変換回路へ供給する電力をオンオフ制御する第１のスイッチと、
前記第１の直流電力供給回路と前記第２の直流電力供給回路との内で導通時の内部インピーダンスが高い方のみに並列に接続する共振抑制回路とを備え、
前記共振抑制回路は、前記第１の直流電力供給回路の高電位側から前記電力変換回路を経由し前記第１の直流電力供給回路の低電位側へ戻る電流の経路の共振周波数と前記第２の直流電力供給回路の高電位側から前記電力変換回路を経由し前記第２の直流電力供給回路の低電位側へ戻る電流の経路の共振周波数との両方に比べ低い遮断周波数を有することを特徴とする電力変換システム。
【請求項３】
前記第１の直流電力供給回路と前記第２の直流電力供給回路との内で少なくとも一方は、第２のスイッチを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換システム。
【請求項４】
前記共振抑制回路は、抵抗器とコンデンサとを直列接続する回路を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項５】
前記共振抑制回路は、抵抗とダイオードとを並列接続したものにコンデンサを直列接続する回路を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項６】
前記共振抑制回路は、コンデンサとインダクタとを直列接続する回路を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【請求項７】
前記電力変換回路は、半導体スイッチで構成され、前記半導体スイッチは、Ｓｉ、あるいは、ＳｉＣ、ＧａＮ、ダイヤモンドのワイドバンドギャップ半導体を用いたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電力変換システム。
【国際調査報告】
2017115539.tif 000007
2017115539.tif 000008
2017115539.tif 000009
2017115539.tif 000010