(57)【要約】【課題】  電流指令に追従した出力電流を得るようヒステリシスコンパレータによってスイッチング素子のスイッチング制御を行うにおいて、スイッチング周波数を所望の値に精度良く制御する。【解決手段】  周波数／電圧変換器１３によりスイッチング周波数１３ａを検出し、スイッチング周波数制御増幅器１１において、スイッチング周波数１３ａがスイッチング周波数指令１２よりも大きい場合、ヒステリシス幅８を増加させ、スイッチング周波数１３ａがスイッチング周波数指令１２よりも小さい場合、ヒステリシス幅８を減少させて、スイッチング周波数１３ａがスイッチング周波数指令１２に追従するようにヒステイシス幅８を調整する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の自励式半導体スイッチング素子とヒステリシスコンパレータとを備え、出力電流が指令値に追従するように、上記ヒステリシスコンパレータを用いて上記半導体スイッチング素子のスイッチング制御を行う電力変換装置において、
上記半導体スイッチング素子のスイッチング周波数を検出する手段と、上記ヒステリシスコンパレータのヒステリシス幅を増減して調整するヒステリシス幅調整手段とを備え、上記検出されたスイッチング周波数が指令値に追従するように上記ヒステリシス幅調整手段で該ヒステリシス幅を調整す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】
この発明は、半導体スイッチング素子を有する電力変換装置に関し、ヒステリシスコンパレータを使用して電流指令に追従したスイッチング制御を行う電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力変換装置では、電流指令Ｉｓに追従した出力電流Ｉｄを得るようヒステリシスコンパレータによってスイッチ素子ＳＷのオン／オフ制御を行うにおいて、入力電流の大きさに応じてヒステリシス幅補正部がヒステリシスコンパレータのヒステリシス幅を補正し、入力電流が大きい過負荷等にはヒステリシス幅を大きくしてスイッチング周波数（損失）を下げ、入力電流が小さいときにはヒステリシス幅を小さくしてスイッチング周波数を上げて低騒音化を図っていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−６９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電力変換装置では、ヒステリシスコンパレータのヒステリシス幅を減増して、スイッチング周波数を上下させるものであったが、所望のスイッチング周波数を得るためのヒステリシス幅を決定して、スイッチング制御していた。このような電力変換装置では、装置内に設けられたリアクトルのインダクタンス値のばらつき、直流電圧の変動、出力電圧値により、スイッチング周波数は所望の値から１〜２割程度変動し、装置の変換効率が安定しないという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解消するために成されたものであって、電流指令に追従した出力電流を得るようヒステリシスコンパレータによってスイッチング素子のスイッチング制御を行うにおいて、スイッチング周波数を所望の値に精度良く制御できる電力変換装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の請求項１に係る電力変換装置は、複数の自励式半導体スイッチング素子とヒステリシスコンパレータとを備え、出力電流が指令値に追従するように、上記ヒステリシスコンパレータを用いて上記半導体スイッチング素子のスイッチング制御を行う。そして、上記半導体スイッチング素子のスイッチング周波数を検出する手段と、上記ヒステリシスコンパレータのヒステリシス幅を増減して調整するヒステリシス幅調整手段とを備え、上記検出されたスイッチング周波数が指令値に追従するように上記ヒステリシス幅調整手段で該ヒステリシス幅を調整するものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の請求項１に係る電力変換装置では、ヒステリシス幅調整手段でヒステリシスコンパレータのヒステリシス幅を調整することによりスイッチング周波数が指令値に追従するように制御されるため、スイッチング周波数を指令値に精度良く制御できる。このため、変換効率が安定化でき、信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による電力変換装置を図について説明する。
図１は、この発明の実施の形態１による電力変換装置を、３相の無停電電源装置内のインバータ回路に適用した回路構成を示す図である。
図に示すように、直流電源１からの直流電力を、インバータによって交流電力に変換する。このインバータは、ダイオードが逆並列接続された半導体スイッチング素子としてのＩＧＢＴ素子２を複数個備えて構成し、インバータからの交流出力は、リアクトル３およびコンデンサ４から成るフィルタ回路を介して負荷５に供給される。また、インバータの出力電流を検出する電流センサ６、電流指令７と検出された出力電流との偏差をヒステリシス幅８と比較するヒステリシスコンパレータ９、ヒステリシスコンパレータ９からの出力を入力として各ＩＧＢＴ素子２へのゲート駆動信号を生成するゲート回路１０、ヒステリシス幅調整手段としてのスイッチング周波数制御増幅器１１、スイッチング周波数１３ａを検出する周波数／電圧変換器１３およびリミッタ回路１４を備える。
【０００９】
次に動作について説明する。なお１相分（例えばＵ相）の動作について説明するが、他の２相も同様である。
複数のＩＧＢＴ素子２から成るインバータは、出力交流電圧が一定となるように電流指令７が与えられ、電流センサ６で検出される出力電流との偏差をヒステリシスコンパレータ９に入力する。ヒステリシスコンパレータ９の出力を入力として周波数／電圧変換器１３によりスイッチング周波数１３ａを検出し、該スイッチング周波数１３ａとスイッチング周波数指令１２との偏差をスイッチング周波数制御増幅器１１により増幅し、リミッタ回路１４にて制限してヒステリシス幅８を生成する。
ヒステリシスコンパレータ９は、電流指令７と出力電流との偏差がヒステリシス幅８を越えたときに出力を反転する。ヒステリシスコンパレータ９のオン／オフ出力からゲート回路１０を介して各ＩＧＢＴ素子２へのゲート駆動信号を生成する。各ＩＧＢＴ素子２はゲート駆動信号によりオン／オフ制御され、直流電源１からの直流電力を交流電力に変換し、リアクトル３およびコンデンサ４から成るフィルタ回路を介して負荷５に安定した交流電圧を供給する。
【００１０】
ここで、スイッチング周波数制御増幅器１１によるヒステリシス幅の調整について説明する。スイッチング周波数制御増幅器１１は、スイッチング周波数１３ａとスイッチング周波数指令１２との偏差を増幅するものであるが、周波数／電圧変換器１３により検出されたスイッチング周波数１３ａがスイッチング周波数指令１２よりも大きい場合、出力されるヒステリシス幅を増加させ、スイッチング周波数１３ａを減少させるように動作する。また、スイッチング周波数１３ａがスイッチング周波数指令１２よりも小さい場合、出力されるヒステリシス幅を減少させ、スイッチング周波数１３ａを増加させるように動作する。
【００１１】
上述したように、この実施の形態による電力変換装置では、出力電流が電流指令７に追従するようにヒステリシスコンパレータ９を用いて各ＩＧＢＴ素子２のスイッチング制御を行うと共に、周波数／電圧変換器１３によりスイッチング周波数１３ａを検出し、このスイッチング周波数１３ａがスイッチング周波数指令１２に追従するようにスイッチング周波数制御増幅器１１でヒステリシス幅を調整する。
このようにスイッチング周波数１３ａをスイッチング周波数指令１２に追従する制御を行うため、リアクトル３のインダクタンス値のばらつき、直流電源１の電圧変動や出力交流電圧の値等により、スイッチング周波数１３ａが変動するのを抑制し、スイッチング周波数１３ａは指令値（スイッチング周波数指令１２）に精度良く制御される。
【００１２】
なお、この実施の形態では、３相のＰＷＭインバータの場合を示したが、単相回路あるいは、交流を直流に変換するコンバータ回路など、ヒステリシスコンパレータを使用して電流指令に追従したスイッチング制御を行う電力変換装置に適用でき、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１による電力変換装置の回路構成図である。
【符号の説明】
【００１４】
２  半導体スイッチング素子としてのＩＧＢＴ、６  電流センサ、７  電流指令、
８  ヒステリシス幅、９  ヒステリシスコンパレータ、
１１  ヒステリシス幅調整手段としてのスイッチング周波数制御増幅器、
１２  スイッチング周波数指令、１３ａ  スイッチング周波数。
【図１】
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