JP6303484B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device.
現在、直流電力を交流電力に変換してスイッチトリラクタンスモータに供給する電力変換装置として、様々なもの（例えば下記特許文献１）が提案されている。例えば、電力変換装置の一般的にものとして、図６（ａ）に示すものが挙げられる。この電力変換装置は、図６（ａ）に示すように、一端が直流電源Ｅのプラス側に、また他端がマイナス側にそれぞれ接続される平滑コンデンサＣと、一端が平滑コンデンサＣの一端に、また他端がスイッチトリラクタンスモータのステータに設けられたコイルＬの一端にそれぞれ接続されるスイッチング素子Ｓ５１と、一端がコイルＬの他端に、また他端が平滑コンデンサＣの他端にそれぞれ接続されるスイッチング素子Ｓ５２と、アノード端子がコイルＬの他端に、またカソード端子が平滑コンデンサＣの一端にそれぞれ接続されるダイオードＤ５１と、アノード端子が平滑コンデンサの他端に、またカソード端子がコイルＬの一端にそれぞれ接続されるダイオードＤ５２とを備える。
Currently, various devices (for example,
また、上記電力変換装置は、図６（ｂ）、（ｃ）に示す２つの動作モードを有する。つまり、この電力変換装置は、スイッチング素子Ｓ５１、Ｓ５２両方をオン状態とすることで直流電源ＥからコイルＬに電力を供給する第１動作モード（図６（ｂ）参照）と、スイッチング素子Ｓ５１、Ｓ５２両方をオフ状態とすることで直流電源ＥからコイルＬへの電力供給を停止する第２動作モード（図６（ｃ）参照）とを有する。電力変換装置は、第１動作モードと第２動作モードとを交互に切り替えることで、コイルＬに供給する駆動電力を調整する。なお、図６（ａ）〜（ｃ）には、スイッチトリラクタンスモータの特定の１相のコイルＬに電力を供給する電力変換装置を図示している。 The power converter has two operation modes shown in FIGS. 6B and 6C. That is, this power converter includes a first operation mode (see FIG. 6B) for supplying power from the DC power source E to the coil L by turning on both the switching elements S51 and S52, and the switching elements S51, It has the 2nd operation mode (refer to Drawing 6 (c)) which stops power supply from DC power supply E to coil L by making both S52 into an OFF state. The power converter adjusts the driving power supplied to the coil L by alternately switching between the first operation mode and the second operation mode. FIGS. 6A to 6C illustrate a power converter that supplies power to a specific one-phase coil L of the switched reluctance motor.
ところで、上記従来技術では、第１動作モードと第２動作モードとを交互に切り替えることで、平滑コンデンサＣにおける放電及び充電を繰り返す、つまり、第１動作モードにおいて、平滑コンデンサＣに蓄積された電荷をコイルＬに向けて放電し、また第２動作モードにおいて、平滑コンデンサＣにコイルＬから電力が供給されて充電されることを繰り返すため、平滑コンデンサＣの電圧の変動幅が大きくなり、平滑コンデンサＣから出力される電流のリップルが増大していた。上記従来技術では、平滑コンデンサＣの電流リップルが増大することで、平滑コンデンサＣの発熱量が増大して、平滑コンデンサＣの寿命が短くなり、また増大した電流リップルに応じて容量の大きな平滑コンデンサＣを搭載する必要があった。 By the way, in the above prior art, by alternately switching between the first operation mode and the second operation mode, the discharging and charging in the smoothing capacitor C are repeated, that is, the charge accumulated in the smoothing capacitor C in the first operation mode. Is discharged toward the coil L, and in the second operation mode, the smoothing capacitor C is repeatedly charged with electric power supplied from the coil L, so that the voltage fluctuation range of the smoothing capacitor C increases, and the smoothing capacitor C increases. The ripple of the current output from C increased. In the above prior art, the smoothing capacitor C increases the current ripple, thereby increasing the heat generation amount of the smoothing capacitor C, shortening the life of the smoothing capacitor C, and having a large capacity according to the increased current ripple. It was necessary to mount C.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、平滑コンデンサから出力される電流のリップルを抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to suppress a ripple of a current output from a smoothing capacitor.
上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、一端が直流電源の一の側に、また他端が前記直流電源の他の側にそれぞれ接続される平滑コンデンサと、一端が前記平滑コンデンサの一端に接続される第１スイッチング素子と、一端が前記第１スイッチング素子の他端に、また他端がコイルの一端にそれぞれ接続される第２スイッチング素子と、一端が前記コイルの他端に接続される第３スイッチング素子と、一端が前記第３スイッチング素子の他端に、また他端が前記平滑コンデンサの他端にそれぞれ接続される第４スイッチング素子と、アノード端子が前記コイルの他端に、またカソード端子が前記平滑コンデンサの一端にそれぞれ接続される第１ダイオードと、アノード端子が前記平滑コンデンサの他端に、またカソード端子が前記コイルの一端にそれぞれ接続される第２ダイオードと、アノード端子が前記第３スイッチング素子の他端に、またカソード端子が前記第２スイッチング素子の一端にそれぞれ接続される第３ダイオードとを具備する、という手段を採用する。 In order to achieve the above object, in the present invention, as a first solution, a smoothing capacitor having one end connected to one side of a DC power source and the other end connected to the other side of the DC power source, A first switching element connected to one end of the smoothing capacitor, a second switching element having one end connected to the other end of the first switching element and the other end connected to one end of the coil, and one end connected to the coil A third switching element connected to the other end of the first switching element, a fourth switching element having one end connected to the other end of the third switching element and the other end connected to the other end of the smoothing capacitor, and an anode terminal A first diode connected to the other end of the coil and a cathode terminal to one end of the smoothing capacitor; an anode terminal connected to the other end of the smoothing capacitor; A second diode having a cathode terminal connected to one end of the coil, an anode terminal connected to the other end of the third switching element, and a cathode terminal connected to one end of the second switching element; The means of comprising is adopted.
本発明では、第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記平滑コンデンサの他端と前記直流電源の他の側との間に設けられ、一端が前記平滑コンデンサの他端に、また他端が前記直流電源の他の側及び前記第４スイッチング素子の他端にそれぞれ接続される第２平滑コンデンサと、前記第２スイッチング素子の一端と前記第３ダイオードのカソード端子の間に設けられ、アノード端子が前記第３ダイオードのカソード端子に、またカソード端子が前記第２スイッチング素子の一端にそれぞれ接続される第４ダイオードとをさらに具備し、前記平滑コンデンサ及び前記第２平滑コンデンサの接続点と、前記第３ダイオード及び前記第４ダイオードの接続点とが接続される、という手段を採用する。 In the present invention, as a second solving means, in the first solving means, the smoothing capacitor is provided between the other end of the smoothing capacitor and the other side of the DC power supply. A second smoothing capacitor connected at the other end to the other side of the DC power supply and the other end of the fourth switching element; and provided between one end of the second switching element and the cathode terminal of the third diode. And a fourth diode having an anode terminal connected to the cathode terminal of the third diode and a cathode terminal connected to one end of the second switching element, respectively, and connecting the smoothing capacitor and the second smoothing capacitor. The point that the point and the connection point of the third diode and the fourth diode are connected is adopted.
本発明では、第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記第１、第２、第３、第４スイッチング素子をオン状態にする第１動作モードと、前記第２、第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第１、第４スイッチング素子をオフ状態にする第２動作モードと、前記第１、第２、第３、第４スイッチング素子をオフ状態にする第３動作モードとを有し、前記第１動作モードと前記第２動作モードとを交互に繰り返した後に、前記第３動作モードに切り替える、という手段を採用する。 In the present invention, as a third solving means, in the first or second solving means, a first operation mode in which the first, second, third, and fourth switching elements are turned on, and the second A second operation mode in which the third switching element is turned on and the first and fourth switching elements are turned off; and the first, second, third and fourth switching elements are turned off. The first operation mode and the second operation mode are alternately repeated and then switched to the third operation mode.
本発明では、第４の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記第１、第２、第３、第４スイッチング素子をオン状態にする第１動作モードと、前記第２、第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第１、第４スイッチング素子をオフ状態にする第２動作モードと、前記第１、第２、第３、第４スイッチング素子をオフ状態にする第３動作モードと、前記第１、第２、第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ第４スイッチング素子をオフ状態にする第４動作モードと、前記第２、第３、第４スイッチング素子をオン状態にし、かつ第１スイッチング素子をオフ状態にする第５動作モードとを有し、前記モータの高速回転時には、第１動作モードと第２動作モードとを交互に繰り返した後に、前記第３動作モードに切り替え、前記モータの低速回転時には、前記第４動作モードあるいは前記第５動作モードと、前記第２動作モードとを交互に繰り返した後に、前記第３動作モードに切り替える、という手段を採用する。 In the present invention, as a fourth solution, in the second solution, the first, second, third, and fourth switching elements are turned on, and the second, third, A second operation mode in which the switching element is turned on and the first and fourth switching elements are turned off; and a third operation mode in which the first, second, third and fourth switching elements are turned off. A fourth operation mode in which the first, second, and third switching elements are turned on and a fourth switching element is turned off, and the second, third, and fourth switching elements are turned on, And a fifth operation mode in which the first switching element is turned off, and when the motor rotates at high speed, the first operation mode and the second operation mode are alternately repeated and then switched to the third operation mode. During low-speed rotation of the motor, and the fourth operation mode or the fifth operation mode, after repeated alternately and the second operation mode, switching to the third operating mode, employing a means of.
本発明によれば、第２、第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ第１、第４スイッチング素子をオフ状態にした場合、モータのコイルから出力される電力が平滑コンデンサを経由せずに、コイルに戻る経路が形成される。これにより、本発明によれば、平滑コンデンサをコイルからの電力で充電しないようにできるので、平滑コンデンサの電圧の変動幅を抑えて、平滑コンデンサから出力される電流のリップルを抑制できる。 According to the present invention, when the second and third switching elements are turned on and the first and fourth switching elements are turned off, the power output from the motor coil does not pass through the smoothing capacitor. A path back to the coil is formed. As a result, according to the present invention, the smoothing capacitor can be prevented from being charged with the electric power from the coil. Therefore, the fluctuation range of the voltage of the smoothing capacitor can be suppressed, and the ripple of the current output from the smoothing capacitor can be suppressed.
本実施形態に係る電力変換装置は、直流電源Ｅから出力される直流電力を交流電力に変換してスイッチトリラクタンスモータのステータ（図示略）に設けられたコイルＬ１に供給するものである。このような電力変換装置は、図１に示すように、１対の第１端子Ｔ１、Ｔ２、１対の第２端子Ｔ１１、Ｔ１２、第１平滑コンデンサＣ１、第２平滑コンデンサＣ２、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２、第３スイッチング素子Ｓ３、第４スイッチング素子Ｓ４、第１ダイオードＤ１、第２ダイオードＤ２、第３ダイオードＤ３、第４ダイオードＤ４、電流センサＡ１及びスイッチ制御部Ｍから構成されている。なお、図１には、スイッチトリラクタンスモータの特定の１相のコイルＬ１に電力を供給する電力変換装置を図示している。 The power converter according to the present embodiment converts DC power output from the DC power source E into AC power and supplies the AC power to a coil L1 provided in a stator (not shown) of a switched reluctance motor. As shown in FIG. 1, such a power converter includes a pair of first terminals T1, T2, a pair of second terminals T11, T12, a first smoothing capacitor C1, a second smoothing capacitor C2, and a first switching. From the element S1, the second switching element S2, the third switching element S3, the fourth switching element S4, the first diode D1, the second diode D2, the third diode D3, the fourth diode D4, the current sensor A1, and the switch control unit M It is configured. FIG. 1 illustrates a power converter that supplies power to a specific one-phase coil L1 of a switched reluctance motor.
１対の第１端子Ｔ１、Ｔ２は、直流電源Ｅの両端（プラス側及びマイナス側）に接続されている。一方、１対の第２端子Ｔ１１、Ｔ１２は、スイッチトリラクタンスモータのコイルＬ１の両端に接続されている。 The pair of first terminals T1 and T2 are connected to both ends (plus side and minus side) of the DC power source E. On the other hand, the pair of second terminals T11 and T12 are connected to both ends of the coil L1 of the switched reluctance motor.
第１平滑コンデンサＣ１は、一端が第１端子Ｔ１を介して直流電源Ｅのプラス側に、また他端が第２平滑コンデンサＣ２の一端にそれぞれ接続されている。
第２平滑コンデンサＣ２は、第１平滑コンデンサＣ１の他端と直流電源のマイナス側との間に設けられ、一端が第１平滑コンデンサＣ１の他端に、また他端が第１端子Ｔ２を介して直流電源Ｅのマイナス側にそれぞれ接続されている。つまり、直流電源Ｅの両端の間には、直列接続された第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２が設けられている。これら第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２は、直流電源Ｅから出力される直流電力に含まれるノイズを除去して平滑化するものである。
One end of the first smoothing capacitor C1 is connected to the plus side of the DC power source E via the first terminal T1, and the other end is connected to one end of the second smoothing capacitor C2.
The second smoothing capacitor C2 is provided between the other end of the first smoothing capacitor C1 and the negative side of the DC power supply. One end is connected to the other end of the first smoothing capacitor C1 and the other end is connected to the first terminal T2. Are connected to the negative side of the DC power source E. That is, between the both ends of the DC power supply E, the first smoothing capacitor C1 and the second smoothing capacitor C2 connected in series are provided. The first smoothing capacitor C1 and the second smoothing capacitor C2 are for smoothing by removing noise included in the DC power output from the DC power source E.
第１スイッチング素子Ｓ１は、一端が第１平滑コンデンサＣ１の一端に、また他端が第２スイッチング素子Ｓ２の一端にそれぞれ接続されている。
第２スイッチング素子Ｓ２は、一端が第１スイッチング素子Ｓ１の他端に、また他端が第２端子Ｔ１１を介してスイッチトリラクタンスモータのコイルＬ１の一端にそれぞれ接続されている。
One end of the first switching element S1 is connected to one end of the first smoothing capacitor C1, and the other end is connected to one end of the second switching element S2.
One end of the second switching element S2 is connected to the other end of the first switching element S1, and the other end is connected to one end of the coil L1 of the switched reluctance motor via the second terminal T11.
第３スイッチング素子Ｓ３は、一端が第２端子Ｔ１２を介してコイルＬ１の他端に、また他端が第４スイッチング素子Ｓ４の一端にそれぞれ接続されている。
第４スイッチング素子Ｓ４は、一端が第３スイッチング素子の他端に、また他端が第２平滑コンデンサＣ２の他端にそれぞれ接続されている。
The third switching element S3 has one end connected to the other end of the coil L1 via the second terminal T12 and the other end connected to one end of the fourth switching element S4.
The fourth switching element S4 has one end connected to the other end of the third switching element and the other end connected to the other end of the second smoothing capacitor C2.
これら第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２、第３スイッチング素子Ｓ３及び第４スイッチング素子Ｓ４は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であり、ゲート端子がスイッチ制御部Ｍに接続され、スイッチ制御部Ｍから電圧値がハイレベルである制御信号がゲート端子に入力されるとオン状態となり、電圧値がローレベルである制御信号がゲート端子に入力されるとオフ状態となる。 The first switching element S1, the second switching element S2, the third switching element S3, and the fourth switching element S4 are, for example, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), and the gate terminals thereof are the switch control unit M. And when the control signal having a high voltage value is input to the gate terminal from the switch control unit M, the switch is turned on, and when the control signal having the low voltage value is input to the gate terminal, the switch is turned off. Become.
また、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２、第３スイッチング素子Ｓ３及び第４スイッチング素子Ｓ４は、ＩＧＢＴ以外にも、例えばバイポーラトランジスタやＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）であってもよい。 The first switching element S1, the second switching element S2, the third switching element S3, and the fourth switching element S4 may be, for example, bipolar transistors or FETs (Field Effect Transistors) other than IGBTs. Good.
第１ダイオードＤ１は、アノード端子が第２端子Ｔ１２を介してコイルＬ１の他端に、またカソード端子が第１平滑コンデンサＣ１の一端にそれぞれ接続されている。
第２ダイオードＤ２は、アノード端子が第２平滑コンデンサＣ２の他端に、またカソード端子が第２端子Ｔ１１を介してコイルＬ１の一端にそれぞれ接続されている。
The first diode D1 has an anode terminal connected to the other end of the coil L1 via the second terminal T12 and a cathode terminal connected to one end of the first smoothing capacitor C1.
The second diode D2 has an anode terminal connected to the other end of the second smoothing capacitor C2, and a cathode terminal connected to one end of the coil L1 via the second terminal T11.
第３ダイオードＤ３は、アノード端子が第３スイッチング素子Ｓ３の他端に、またカソード端子が第４ダイオードＤ４のアノード端子にそれぞれ接続されている。
第４ダイオードＤ４は、アノード端子が第３ダイオードＤ３のカソード端子に、またカソード端子が第２スイッチング素子Ｓ２の一端にそれぞれ接続されている。また、上述した第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２の接続点Ｎ１と、第３ダイオードＤ３及び第４ダイオードＤ４の接続点Ｎ２とは接続されている。
The third diode D3 has an anode terminal connected to the other end of the third switching element S3 and a cathode terminal connected to the anode terminal of the fourth diode D4.
The fourth diode D4 has an anode terminal connected to the cathode terminal of the third diode D3 and a cathode terminal connected to one end of the second switching element S2. The connection point N1 of the first smoothing capacitor C1 and the second smoothing capacitor C2 described above and the connection point N2 of the third diode D3 and the fourth diode D4 are connected.
電流センサＡ１は、第２端子Ｔ１１を介して、コイルＬ１の一端に接続され、コイルＬ１の入力電流を検出し、該入出力電流を示す電流検出信号をスイッチ制御部Ｍに出力する。なお、電流センサＡ１は、図１に点線で示すように、第２端子Ｔ１２を介して、コイルＬ１の他端に接続されていてもよい。
スイッチ制御部Ｍは、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２、第３スイッチング素子Ｓ３及び第４スイッチング素子Ｓ４のスイッチング制御を行うマイクロコントローラであり、内部に記憶するプログラム及び電流センサＡ１から入力される電流検出信号に基づいて各スイッチング素子のゲート端子それぞれに、上述した制御信号を出力する。
The current sensor A1 is connected to one end of the coil L1 via the second terminal T11, detects an input current of the coil L1, and outputs a current detection signal indicating the input / output current to the switch control unit M. Note that the current sensor A1 may be connected to the other end of the coil L1 via the second terminal T12, as indicated by a dotted line in FIG.
The switch control unit M is a microcontroller that performs switching control of the first switching element S1, the second switching element S2, the third switching element S3, and the fourth switching element S4, and is input from the program stored in the inside and the current sensor A1. Based on the detected current signal, the control signal described above is output to each gate terminal of each switching element.
次に、このように構成された本電力変換装置の動作について図２及び図３を参照して説明する。
本電力変換装置は、スイッチトリラクタンスモータのステータ（図示略）に設けられたコイルＬ１に駆動電力を供給するために、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２、第３スイッチング素子Ｓ３及び第４スイッチング素子Ｓ４のスイッチングを制御する。つまり、本電力変換装置は、以下に説明する第１〜第５動作モードを実行する。
Next, the operation of the power conversion device configured as described above will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
The power converter includes a first switching element S1, a second switching element S2, a third switching element S3, and a second switching element for supplying driving power to a coil L1 provided in a stator (not shown) of a switched reluctance motor. The switching of the four switching element S4 is controlled. That is, this power converter performs the 1st-5th operation mode demonstrated below.
第１動作モードは、直流電源ＥからスイッチトリラクタンスモータのコイルＬ１に駆動電力を供給する動作モードである。つまり、第１動作モードにおいて、スイッチ制御部Ｍは、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２、第３スイッチング素子Ｓ３及び第４スイッチング素子Ｓ４をオン状態にする（図２（１）及び図３参照）。 The first operation mode is an operation mode in which driving power is supplied from the DC power source E to the coil L1 of the switched reluctance motor. That is, in the first operation mode, the switch control unit M turns on the first switching element S1, the second switching element S2, the third switching element S3, and the fourth switching element S4 (FIG. 2 (1) and FIG. 3).
これにより、図２（１）に示すように、直流電源Ｅから、第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２を介して、スイッチトリラクタンスモータのコイルＬ１に電力が供給される。つまり、第１動作モードにおいて、第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２は、蓄積された電荷をコイルＬ１に向けて放電する。そして、スイッチ制御部Ｍは、第１動作モードの開始から特定の時間経過すると、第２スイッチング素子Ｓ２及び第３スイッチング素子Ｓ３をオン状態にし、かつ第１スイッチング素子Ｓ１及び第４スイッチング素子Ｓ４をオフ状態にすることで、第１動作モードから第２動作モードに切り替える（図２（２）及び図３参照）。 As a result, as shown in FIG. 2 (1), power is supplied from the DC power source E to the coil L1 of the switched reluctance motor via the first smoothing capacitor C1 and the second smoothing capacitor C2. That is, in the first operation mode, the first smoothing capacitor C1 and the second smoothing capacitor C2 discharge the accumulated charges toward the coil L1. Then, when a specific time has elapsed from the start of the first operation mode, the switch control unit M turns on the second switching element S2 and the third switching element S3, and turns on the first switching element S1 and the fourth switching element S4. By switching to the off state, the first operation mode is switched to the second operation mode (see FIGS. 2 (2) and 3).
第２動作モードは、直流電源ＥからスイッチトリラクタンスモータのコイルＬ１への駆動電力の供給を停止しつつ、コイルＬ１から第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２への電力の供給を遮断する動作モードである。上述したように、第２動作モードにおいて、スイッチ制御部Ｍは、第２スイッチング素子Ｓ２及び第３スイッチング素子Ｓ３をオン状態にし、かつ第１スイッチング素子Ｓ１及び第４スイッチング素子Ｓ４をオフ状態にする（図２（２）及び図３参照）。 In the second operation mode, the supply of drive power from the DC power source E to the coil L1 of the switched reluctance motor is stopped, while the supply of power from the coil L1 to the first smoothing capacitor C1 and the second smoothing capacitor C2 is cut off. It is an operation mode. As described above, in the second operation mode, the switch control unit M turns on the second switching element S2 and the third switching element S3 and turns off the first switching element S1 and the fourth switching element S4. (See FIGS. 2 (2) and 3).
これにより、図２（２）に示すように、コイルＬ１から、第３スイッチング素子Ｓ３、第３ダイオードＤ３、第４ダイオードＤ４及び第２スイッチング素子Ｓ２を順に介してコイルＬ１に至る経路で電力が流れる。この結果、第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２は、コイルＬ１から電力が供給されないので、充電されない。また、コイルＬ１の駆動電流ＩＭは、スイッチトリラクタンスモータの駆動に使用されて、図３（ｃ）に示すように、低下する。 As a result, as shown in FIG. 2 (2), power is transferred from the coil L1 to the coil L1 through the third switching element S3, the third diode D3, the fourth diode D4, and the second switching element S2 in order. Flowing. As a result, the first smoothing capacitor C1 and the second smoothing capacitor C2 are not charged because power is not supplied from the coil L1. Further, the driving current I M of the coil L1 is used for driving the switched reluctance motor, and decreases as shown in FIG.
そして、スイッチ制御部Ｍは、第２動作モードの開始から特定の時間経過すると、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２、第３スイッチング素子Ｓ３及び第４スイッチング素子Ｓ４をオン状態にすることで、第２動作モードから第１動作モードに切り替える。 Then, the switch control unit M turns on the first switching element S1, the second switching element S2, the third switching element S3, and the fourth switching element S4 when a specific time has elapsed from the start of the second operation mode. Thus, the second operation mode is switched to the first operation mode.
その後、スイッチ制御部Ｍは、第１動作モードと第２動作モードとの切り替えを繰り返す（図３参照）。この結果、コイルＬ１に供給される駆動電流ＩＭは、目標値近傍で上下、つまり目標値近傍で安定する。そして、スイッチ制御部Ｍは、第１動作モードと第２動作モードとを交互に繰り返した後に、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２、第３スイッチング素子Ｓ３及び第４スイッチング素子Ｓ４をオフ状態にすることで、第３動作モードに切り替える（図２（３）及び図３参照）。 Thereafter, the switch control unit M repeats switching between the first operation mode and the second operation mode (see FIG. 3). As a result, the driving current I M to be supplied to the coil L1, the upper and lower target value near, that is stabilized at a target value near. Then, the switch controller M turns off the first switching element S1, the second switching element S2, the third switching element S3, and the fourth switching element S4 after alternately repeating the first operation mode and the second operation mode. By switching to the state, the mode is switched to the third operation mode (see FIGS. 2 (3) and 3).
第３動作モードは、直流電源ＥからスイッチトリラクタンスモータのコイルＬ１への駆動電力の供給を停止しつつ、コイルＬ１に蓄えられたエネルギーを第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２に回収して、駆動電流ＩＭを低下させる動作モードである。上述したように、第３動作モードにおいて、スイッチ制御部Ｍは、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２、第３スイッチング素子Ｓ３及び第４スイッチング素子Ｓ４をオフ状態にする（図２（３）及び図３参照）。 In the third operation mode, the supply of driving power from the DC power source E to the coil L1 of the switched reluctance motor is stopped, and the energy stored in the coil L1 is recovered in the first smoothing capacitor C1 and the second smoothing capacitor C2. This is an operation mode in which the drive current I M is reduced. As described above, in the third operation mode, the switch control unit M turns off the first switching element S1, the second switching element S2, the third switching element S3, and the fourth switching element S4 (FIG. 2 (3). ) And FIG.
これにより、図２（３）に示すように、コイルＬ１から、第１ダイオードＤ１、第１平滑コンデンサＣ１、第２平滑コンデンサＣ２及び第２ダイオードＤ２を順に介してコイルＬ１に至る経路で電力が流れる。この結果、コイルＬ１に蓄えられたエネルギーは、電力として第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２に回収されるため、コイルＬ１の駆動電流ＩＭは、急激に低下する。この第３動作モードを実行するのは、スイッチトリラクタンスモータのロータの突極がステータに設けられたコイルＬ１を通過する際に、コイルＬ１から発せられた磁力によって突極が吸引され、ロータの回転が制動されることを防止するためである。 As a result, as shown in FIG. 2 (3), power is transferred from the coil L1 to the coil L1 through the first diode D1, the first smoothing capacitor C1, the second smoothing capacitor C2, and the second diode D2 in this order. Flowing. As a result, the energy stored in the coil L1 is to be collected in the first smoothing capacitor C1 and the second smoothing capacitor C2 as power, a driving current I M of the coil L1 decreases sharply. The third operation mode is executed when the salient pole of the rotor of the switched reluctance motor passes through the coil L1 provided on the stator, and the salient pole is attracted by the magnetic force generated from the coil L1. This is to prevent the rotation from being braked.
本実施形態では、上述した第１、第２、第３動作モードのみを用いて動作するようにしてもよいし、またスイッチトリラクタンスモータの高速回転時には、上述した第１、第２、第３動作モードを用いて動作し、一方スイッチトリラクタンスモータの低速回転時には、第１動作モードの代わりに、以下で説明する第４動作モードあるいは第５動作モードを用いて動作を実行するようにしてもよい。つまり、本実施形態では、スイッチトリラクタンスモータの低速回転時に、第４動作モードあるいは第５動作モードと、第２動作モードとを交互に繰り返した後に、第３動作モードに切り替えるようにしてもよい。 In the present embodiment, the operation may be performed using only the first, second, and third operation modes described above, and when the switched reluctance motor rotates at high speed, the first, second, and third operations described above are performed. The operation mode is used, and when the switched reluctance motor rotates at a low speed, the operation is executed using the fourth operation mode or the fifth operation mode described below instead of the first operation mode. Good. That is, in this embodiment, when the switched reluctance motor rotates at a low speed, the fourth operation mode or the fifth operation mode and the second operation mode may be alternately repeated, and then switched to the third operation mode. .
第４動作モードは、第２平滑コンデンサＣ２を使用せず、第１平滑コンデンサＣ１のみを使用して、直流電源ＥからスイッチトリラクタンスモータのコイルＬ１に駆動電力を供給する動作モードである。つまり、第４動作モードにおいて、スイッチ制御部Ｍは、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２及び第３スイッチング素子Ｓ３をオン状態にし、かつ第４スイッチング素子Ｓ４をオフ状態にする（図２（４）参照）。 The fourth operation mode is an operation mode in which driving power is supplied from the DC power source E to the coil L1 of the switched reluctance motor using only the first smoothing capacitor C1 without using the second smoothing capacitor C2. That is, in the fourth operation mode, the switch control unit M turns on the first switching element S1, the second switching element S2, and the third switching element S3 and turns off the fourth switching element S4 (FIG. 2). (Refer to (4)).
これによって、図２（４）に示すように、直流電源Ｅから、第１平滑コンデンサＣ１を介して、スイッチトリラクタンスモータのコイルＬ１に電力が供給される。つまり、第４動作モードにおいて、第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２のうち、第１平滑コンデンサＣ１のみが、蓄積された電荷をコイルＬ１に向けて放電する。一方、第２平滑コンデンサＣ２は、直流電源Ｅから供給される電力によって充電される。 As a result, as shown in FIG. 2 (4), power is supplied from the DC power source E to the coil L1 of the switched reluctance motor via the first smoothing capacitor C1. That is, in the fourth operation mode, only the first smoothing capacitor C1 out of the first smoothing capacitor C1 and the second smoothing capacitor C2 discharges the accumulated charge toward the coil L1. On the other hand, the second smoothing capacitor C2 is charged by electric power supplied from the DC power supply E.
また、第５動作モードは、第１平滑コンデンサＣ１を使用せず、第２平滑コンデンサＣ２のみを使用して、直流電源ＥからスイッチトリラクタンスモータのコイルＬ１に駆動電力を供給する動作モードである。つまり、第５動作モードにおいて、スイッチ制御部Ｍは、第２スイッチング素子Ｓ２、第３スイッチング素子Ｓ３及び第４スイッチング素子Ｓ４をオン状態にし、かつ第１スイッチング素子Ｓ１をオフ状態にする（図２（５）参照）。 The fifth operation mode is an operation mode in which driving power is supplied from the DC power source E to the coil L1 of the switched reluctance motor using only the second smoothing capacitor C2 without using the first smoothing capacitor C1. . That is, in the fifth operation mode, the switch control unit M turns on the second switching element S2, the third switching element S3, and the fourth switching element S4 and turns off the first switching element S1 (FIG. 2). (See (5)).
これによって、図２（５）に示すように、直流電源Ｅから、第２平滑コンデンサＣ２を介して、スイッチトリラクタンスモータのコイルＬ１に電力が供給される。つまり、第５動作モードにおいて、第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２のうち、第２平滑コンデンサＣ２のみが、蓄積された電荷をコイルＬ１に向けて放電する。一方、第１平滑コンデンサＣ１は、直流電源Ｅから供給される電力によって充電される。 As a result, as shown in FIG. 2 (5), power is supplied from the DC power source E to the coil L1 of the switched reluctance motor via the second smoothing capacitor C2. That is, in the fifth operation mode, only the second smoothing capacitor C2 out of the first smoothing capacitor C1 and the second smoothing capacitor C2 discharges the accumulated charge toward the coil L1. On the other hand, the first smoothing capacitor C1 is charged by electric power supplied from the DC power supply E.
例えば、スイッチ制御部Ｍは、スイッチトリラクタンスモータの低速回転時、電流センサＡ１から入力される電流検出信号によって示される電流値（コイルＬ１の駆動電流）が所定のしきい値を超える場合に、第１動作モードの代わりに、第４動作モードあるいは第５動作モードを使用する。つまり、本実施形態では、磁気飽和によってコイルＬ１のインピーダンスが低下して、コイルＬ１の駆動電流が急激に上がり、該駆動電流が所定のしきい値を超えた場合に、第１動作モードの代わりに、第４動作モードあるいは第５動作モードを使用する。また、変形例として、スイッチ制御部Ｍは、スイッチトリラクタンスモータの低速回転時、電流センサＡ１から入力される電流検出信号を確認せずに、第１動作モードの代わりに、第４動作モードあるいは第５動作モードを使用してもよい。 For example, when the switch control unit M rotates at a low speed of the switched reluctance motor and the current value (drive current of the coil L1) indicated by the current detection signal input from the current sensor A1 exceeds a predetermined threshold value, Instead of the first operation mode, the fourth operation mode or the fifth operation mode is used. That is, in the present embodiment, when the impedance of the coil L1 is reduced due to magnetic saturation and the drive current of the coil L1 is rapidly increased and the drive current exceeds a predetermined threshold value, the first operation mode is replaced. In addition, the fourth operation mode or the fifth operation mode is used. As a modification, the switch control unit M does not check the current detection signal input from the current sensor A1 during the low-speed rotation of the switched reluctance motor, and instead of the first operation mode, the fourth operation mode or A fifth mode of operation may be used.
第１動作モードの代わりに、第４動作モードあるいは第５動作モードを使用することで、コイルＬ１の印加電圧が、第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２両方によるものではなく、一方によるものとなるので、コイルＬ１の印加電圧を低下させることができる。そして、コイルＬ１に供給される平均の電流が第１動作モードを用いる場合と同一となるように第４あるいは第５動作モードの駆動時間を調整すれば（具体的にはコイルL１の印加電圧の低下に対応して第４及び第５動作モードの駆動時間を延ばせば）、コイルＬ１の駆動電流を平均電流全体としては低下させず、かつ、コイルＬ１の電流リップルを抑制できる。これにより、コイルＬ１の発熱による劣化を抑制できる。 By using the fourth operation mode or the fifth operation mode instead of the first operation mode, the voltage applied to the coil L1 is not due to both the first smoothing capacitor C1 and the second smoothing capacitor C2, but due to one. Therefore, the voltage applied to the coil L1 can be reduced. Then, if the drive time in the fourth or fifth operation mode is adjusted so that the average current supplied to the coil L1 is the same as that in the case of using the first operation mode (specifically, the applied voltage of the coil L1) If the driving time of the fourth and fifth operation modes is extended corresponding to the decrease), the driving current of the coil L1 is not decreased as the entire average current, and the current ripple of the coil L1 can be suppressed. Thereby, deterioration by heat_generation | fever of the coil L1 can be suppressed.
なお、本実施形態では、第４動作モード及び第５動作モードの一方だけが使用されないように制御する。例えば、スイッチ制御部Ｍは、所定の間、第４動作モードを使用して動作すると、次に、所定の間、第５動作モードを使用するようすることで、第４動作モードと第５動作モードとを平均して使用する。つまり、第１平滑コンデンサＣ１と第２平滑コンデンサＣ２とを平均して使用する。これにより、第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２の一方だけが極端に劣化してしまうことを防ぐことができる。 In the present embodiment, control is performed so that only one of the fourth operation mode and the fifth operation mode is not used. For example, if the switch control unit M operates using the fourth operation mode for a predetermined period, then the fourth operation mode and the fifth operation are performed by using the fifth operation mode for a predetermined period. The mode is used on average. That is, the first smoothing capacitor C1 and the second smoothing capacitor C2 are used on average. Thereby, it can prevent that only one of the 1st smoothing capacitor C1 and the 2nd smoothing capacitor C2 deteriorates extremely.
続いて、上記本実施形態の変形例として、スイッチトリラクタンスモータ（図示略）の３相分のコイルＬ１、Ｌ１１、Ｌ２１それぞれに１２０度ずつ位相の異なる駆動電力を供給する電力変換装置について説明する。 Subsequently, as a modified example of the above-described embodiment, a power conversion device that supplies driving power having different phases by 120 degrees to the coils L1, L11, and L21 for three phases of a switched reluctance motor (not shown) will be described. .
この電力変換装置は、図４に示すように、コイルＬ１だけでなく、コイルＬ１１に対応して、１対の第２端子Ｔ１１１、Ｔ１１２、第１平滑コンデンサＣ１１、第２平滑コンデンサＣ１２、第１スイッチング素子Ｓ１１、第２スイッチング素子Ｓ１２、第３スイッチング素子Ｓ１３、第４スイッチング素子Ｓ１４、第１ダイオードＤ１１、第２ダイオードＤ１２、第３ダイオードＤ１３、第４ダイオードＤ１４及び電流センサＡ１１を備える。 As shown in FIG. 4, this power conversion device includes a pair of second terminals T111 and T112, a first smoothing capacitor C11, a second smoothing capacitor C12, a first corresponding to the coil L11 as well as the coil L1. A switching element S11, a second switching element S12, a third switching element S13, a fourth switching element S14, a first diode D11, a second diode D12, a third diode D13, a fourth diode D14, and a current sensor A11 are provided.
また、電力変換装置は、コイルＬ２１に対応して、１対の第２端子Ｔ２１１、Ｔ２１２、第１平滑コンデンサＣ２１、第２平滑コンデンサＣ２２、第１スイッチング素子Ｓ２１、第２スイッチング素子Ｓ２２、第３スイッチング素子Ｓ２３、第４スイッチング素子Ｓ２４、第１ダイオードＤ２１、第２ダイオードＤ２２、第３ダイオードＤ２３、第４ダイオードＤ２４及び電流センサＡ２１を備える。 In addition, the power converter corresponds to the coil L21, and a pair of second terminals T211, T212, a first smoothing capacitor C21, a second smoothing capacitor C22, a first switching element S21, a second switching element S22, a third A switching element S23, a fourth switching element S24, a first diode D21, a second diode D22, a third diode D23, a fourth diode D24, and a current sensor A21 are provided.
このように構成された電力変換装置は、スイッチトリラクタンスモータの３相分のコイルＬ１、Ｌ１１、Ｌ２１それぞれに供給する駆動電力を生成するために、上述した第１〜第５動作モードをコイルＬ１、Ｌ１１、Ｌ２１各々に応じて実行し、コイルＬ１、Ｌ１１、Ｌ２１それぞれに１２０度ずつ位相の異なる駆動電力を供給する。 The power conversion device configured as described above uses the first to fifth operation modes described above for the coil L1 in order to generate driving power to be supplied to the coils L1, L11, and L21 for the three phases of the switched reluctance motor. , L11, and L21, and driving powers having different phases by 120 degrees are supplied to the coils L1, L11, and L21, respectively.
図５は、上述した構成における電力変換装置の第２、第３スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ２２，Ｓ２３のスイッチングタイミング（ａ）、第１、第４スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４，Ｓ１１，Ｓ１４，Ｓ２１，Ｓ２４のスイッチングタイミング（ｂ）及び動作モード毎のコイルＬ１の駆動電流ＩＭＵ、コイルＬ１１の駆動電流ＩＭＶ及びコイルＬ２１の駆動電流ＩＭＷ（ｃ）の一例を示す図である。 FIG. 5 shows the switching timing (a) of the second and third switching elements S2, S3, S12, S13, S22, and S23 of the power conversion device having the above-described configuration, the first and fourth switching elements S1, S4, S11, S14, S21, S24 of the switching timing (b) and the drive current I MU of the coil L1 of each operation mode is a diagram showing an example of the drive current I MW of the drive current I MV and coil L21 of the coil L11 (c).
例えば、電力変換装置は、図５（ａ）に示すタイミングで、第２、第３スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ２２，Ｓ２３を制御すると共に、図５（ｂ）に示すにタイミングで、第１、第４スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４，Ｓ１１，Ｓ１４，Ｓ２１，Ｓ２４を制御することによって、図５（ｃ）に示すコイルＬ１の駆動電流ＩＭＵ、コイルＬ１１の駆動電流ＩＭＶ及びコイルＬ２１の駆動電流ＩＭＷ、つまり、１２０度ずつ位相の異なる駆動電力ＩＭＵ，ＩＭＶ，ＩＭＷを生成する。つまり、電力変換装置は、図５（ｃ）に示すように、第１動作モードと第２動作モードとの切り替えを繰り返した上で第３動作モードに切り替える動作を、３相の相毎に実行することで、１２０度ずつ位相の異なる駆動電力ＩＭＵ，ＩＭＶ，ＩＭＷを生成する。 For example, the power conversion apparatus controls the second and third switching elements S2, S3, S12, S13, S22, and S23 at the timing shown in FIG. 5A, and at the timing shown in FIG. 5B. By controlling the first and fourth switching elements S1, S4, S11, S14, S21, and S24, the driving current I MU of the coil L1, the driving current I MV of the coil L11, and the coil L21 shown in FIG. Drive current I MW , that is, drive powers I MU, I MV, and I MW having different phases by 120 degrees. That is, as shown in FIG. 5C, the power conversion device repeatedly switches between the first operation mode and the second operation mode and then switches to the third operation mode for each of the three phases. Thus, driving powers I MU, I MV, and I MW having different phases by 120 degrees are generated.
また、図４に示す電力変換装置では、接続点Ｎ１，Ｎ１１，Ｎ２１がお互いに非接続状態であるが、これら接続点Ｎ１，Ｎ１１，Ｎ２１を接続するようにしてもよい。 Further, in the power conversion device shown in FIG. 4, the connection points N1, N11, and N21 are not connected to each other, but these connection points N1, N11, and N21 may be connected.
このような本実施形態によれば、第２動作モードにおいて、第２スイッチング素子Ｓ２及び第３スイッチング素子Ｓ３をオン状態にし、かつ第１スイッチング素子Ｓ１及び第４スイッチング素子Ｓ４をオフ状態にした場合、スイッチトリラクタンスモータのコイルから出力される電力が第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２を経由せずに、コイルに戻る経路が形成される。これにより、本実施形態によれば、第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２をコイルからの電力で充電しないようにできるので、第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２の電圧の変動幅を抑えて、第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２から出力される電流のリップルを抑制できる。 According to the present embodiment, in the second operation mode, the second switching element S2 and the third switching element S3 are turned on, and the first switching element S1 and the fourth switching element S4 are turned off. A path is formed in which the power output from the coil of the switched reluctance motor returns to the coil without passing through the first smoothing capacitor C1 and the second smoothing capacitor C2. As a result, according to the present embodiment, the first smoothing capacitor C1 and the second smoothing capacitor C2 can be prevented from being charged with the power from the coil, so that the fluctuation range of the voltage of the first smoothing capacitor C1 and the second smoothing capacitor C2 The ripple of the current output from the first smoothing capacitor C1 and the second smoothing capacitor C2 can be suppressed.
また、本実施形態によれば、第１動作モードの代わりに、第４動作モードあるいは第５動作モードを使用することで、コイルの印加電圧が、第１平滑コンデンサＣ１及び第２平滑コンデンサＣ２両方によるものではなく、一方によるものとなるので、コイルの印加電圧を低下させることができる。この結果、コイルの駆動電流が低下して、コイルの電流リップルを抑制できる。これにより、コイルＬ１の発熱による劣化を抑制できる。 In addition, according to the present embodiment, by using the fourth operation mode or the fifth operation mode instead of the first operation mode, the applied voltage of the coil can be applied to both the first smoothing capacitor C1 and the second smoothing capacitor C2. Therefore, the voltage applied to the coil can be reduced. As a result, the coil drive current decreases, and the coil current ripple can be suppressed. Thereby, deterioration by heat_generation | fever of the coil L1 can be suppressed.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態は、図１に示す構成であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明は、図５に示すように、図１における第２平滑コンデンサＣ２及び第４ダイオードＤ４を取り除き、平滑コンデンサＣと第３ダイオードＤ３のカソード端子とを接続しない構成であってもよい。このような構成であっても、上述した第１〜第３動作モードを実行することができ、第１〜第３動作モードを実行することによって、平滑コンデンサＣから出力される電流のリップルを抑制できる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, For example, the following modifications can be considered.
(1) Although the said embodiment is a structure shown in FIG. 1, this invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 5, the present invention may be configured such that the second smoothing capacitor C2 and the fourth diode D4 in FIG. 1 are removed and the smoothing capacitor C and the cathode terminal of the third diode D3 are not connected. . Even with such a configuration, the first to third operation modes described above can be executed, and the ripple of the current output from the smoothing capacitor C is suppressed by executing the first to third operation modes. it can.
（２）上記実施形態の変形例は、直流電源Ｅからの直流電力を変換して３相のスイッチトリラクタンスモータに交流電力を供給するための電力変換装置に本発明を適用したものであるが、直流電源からの直流電力を変換して３相以外の複数相のスイッチトリラクタンスモータに交流電力を供給するための電力変換装置に本発明を適用してもよい。また、上記実施形態は、スイッチトリラクタンスモータに交流電力を供給する電力変換装置に本発明を適用したものであるが、スイッチトリラクタンスモータ以外の他のモータに交流電力を供給する電力変換装置に本発明を適用してもよい。 (2) In the modification of the above embodiment, the present invention is applied to a power converter for converting DC power from the DC power supply E and supplying AC power to a three-phase switched reluctance motor. The present invention may be applied to a power converter for converting DC power from a DC power source and supplying AC power to a switched reluctance motor having a plurality of phases other than three phases. Moreover, although the said embodiment applies this invention to the power converter device which supplies alternating current power to a switch reluctance motor, in the power converter device which supplies alternating current power to motors other than a switch reluctance motor The present invention may be applied.
Ａ１…電流センサ、Ａ１１…電流センサ、Ａ２１…電流センサ、Ｃ…平滑コンデンサ、Ｃ１…第１平滑コンデンサ、Ｃ１１…第１平滑コンデンサ、Ｃ１２…第２平滑コンデンサ、Ｃ２…第２平滑コンデンサ、Ｃ２１…第１平滑コンデンサ、Ｃ２２…第２平滑コンデンサ、Ｄ１…第１ダイオード、Ｄ１１…第１ダイオード、Ｄ１２…第２ダイオード、Ｄ１３…第３ダイオード、Ｄ１４…第４ダイオード、Ｄ２…第２ダイオード、Ｄ２１…第１ダイオード、Ｄ２２…第２ダイオード、Ｄ２３…第３ダイオード、Ｄ２４…第４ダイオード、Ｄ３…第３ダイオード、Ｄ４…第４ダイオード、Ｄ５１…ダイオード、Ｄ５２…ダイオード、Ｅ…直流電源、Ｌ…コイル、Ｌ１…コイル、Ｌ１１…コイル、Ｌ２１…コイル、Ｍ…スイッチ制御部、Ｎ１…接続点、Ｎ２…接続点、Ｓ１…第１スイッチング素子、Ｓ１１…第１スイッチング素子、Ｓ１２…第２スイッチング素子、Ｓ１３…第３スイッチング素子、Ｓ１４…第４スイッチング素子、Ｓ２…第２スイッチング素子、Ｓ２１…第１スイッチング素子、Ｓ２２…第２スイッチング素子、Ｓ２３…第３スイッチング素子、Ｓ２４…第４スイッチング素子、Ｓ３…第３スイッチング素子、Ｓ４…第４スイッチング素子、Ｓ５１…スイッチング素子、Ｓ５２…スイッチング素子、Ｔ１、Ｔ２…第１端子、Ｔ１１、Ｔ１２…第２端子、Ｔ１１１、Ｔ１１２…第２端子、Ｔ２１１、Ｔ２１２…第２端子 A1 ... current sensor, A11 ... current sensor, A21 ... current sensor, C ... smoothing capacitor, C1 ... first smoothing capacitor, C11 ... first smoothing capacitor, C12 ... second smoothing capacitor, C2 ... second smoothing capacitor, C21 ... 1st smoothing capacitor, C22 ... 2nd smoothing capacitor, D1 ... 1st diode, D11 ... 1st diode, D12 ... 2nd diode, D13 ... 3rd diode, D14 ... 4th diode, D2 ... 2nd diode, D21 ... 1st diode, D22 ... 2nd diode, D23 ... 3rd diode, D24 ... 4th diode, D3 ... 3rd diode, D4 ... 4th diode, D51 ... Diode, D52 ... Diode, E ... DC power supply, L ... Coil , L1 ... coil, L11 ... coil, L21 ... coil, M ... switch control unit, N1 ... connection point N2 ... Connection point, S1 ... First switching element, S11 ... First switching element, S12 ... Second switching element, S13 ... Third switching element, S14 ... Fourth switching element, S2 ... Second switching element, S21 ... First 1 switching element, S22 ... 2nd switching element, S23 ... 3rd switching element, S24 ... 4th switching element, S3 ... 3rd switching element, S4 ... 4th switching element, S51 ... switching element, S52 ... switching element, T1 , T2 ... first terminal, T11, T12 ... second terminal, T111, T112 ... second terminal, T211, T212 ... second terminal
Claims (3)
一端が前記平滑コンデンサの一端に接続される第１スイッチング素子と、
一端が前記第１スイッチング素子の他端に、また他端がコイルの一端にそれぞれ接続される第２スイッチング素子と、
一端が前記コイルの他端に接続される第３スイッチング素子と、
一端が前記第３スイッチング素子の他端に、また他端が前記平滑コンデンサの他端にそれぞれ接続される第４スイッチング素子と、
アノード端子が前記コイルの他端に、またカソード端子が前記平滑コンデンサの一端にそれぞれ接続される第１ダイオードと、
アノード端子が前記平滑コンデンサの他端に、またカソード端子が前記コイルの一端にそれぞれ接続される第２ダイオードと、
アノード端子が前記第３スイッチング素子の他端に、またカソード端子が前記第２スイッチング素子の一端にそれぞれ接続される第３ダイオードとを具備し、
前記第１、第２、第３、第４スイッチング素子をオン状態にする第１動作モードと、
前記第２、第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第１、第４スイッチング素子をオフ状態にする第２動作モードと、
前記第１、第２、第３、第４スイッチング素子をオフ状態にする第３動作モードとを有し、
前記第１動作モードと前記第２動作モードとを交互に繰り返した後に、前記第３動作モードに切り替えることを特徴とする電力変換装置。 A smoothing capacitor having one end connected to one side of the DC power source and the other end connected to the other side of the DC power source;
A first switching element having one end connected to one end of the smoothing capacitor;
A second switching element having one end connected to the other end of the first switching element and the other end connected to one end of the coil;
A third switching element having one end connected to the other end of the coil;
A fourth switching element having one end connected to the other end of the third switching element and the other end connected to the other end of the smoothing capacitor;
A first diode having an anode terminal connected to the other end of the coil and a cathode terminal connected to one end of the smoothing capacitor;
A second diode having an anode terminal connected to the other end of the smoothing capacitor and a cathode terminal connected to one end of the coil;
A third diode having an anode terminal connected to the other end of the third switching element and a cathode terminal connected to one end of the second switching element ;
A first operation mode for turning on the first, second, third, and fourth switching elements;
A second operation mode for turning on the second and third switching elements and turning off the first and fourth switching elements;
A third operation mode for turning off the first, second, third, and fourth switching elements;
The power conversion device according to claim 1, wherein the first operation mode and the second operation mode are alternately repeated and then switched to the third operation mode .
前記第２スイッチング素子の一端と前記第３ダイオードのカソード端子の間に設けられ、アノード端子が前記第３ダイオードのカソード端子に、またカソード端子が前記第２スイッチング素子の一端にそれぞれ接続される第４ダイオードとをさらに具備し、
前記平滑コンデンサ及び前記第２平滑コンデンサの接続点と、前記第３ダイオード及び前記第４ダイオードの接続点とが接続されることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。 Provided between the other end of the smoothing capacitor and the other side of the DC power source, one end is the other end of the smoothing capacitor, the other end is the other side of the DC power source and the fourth switching element. A second smoothing capacitor connected to each end;
A second switching element provided between one end of the second switching element and a cathode terminal of the third diode; an anode terminal connected to the cathode terminal of the third diode; and a cathode terminal connected to one end of the second switching element. 4 diodes, and
The power converter according to claim 1, wherein a connection point between the smoothing capacitor and the second smoothing capacitor is connected to a connection point between the third diode and the fourth diode.
前記第２、第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ前記第１、第４スイッチング素子をオフ状態にする第２動作モードと、
前記第１、第２、第３、第４スイッチング素子をオフ状態にする第３動作モードと、
前記第１、第２、第３スイッチング素子をオン状態にし、かつ第４スイッチング素子をオフ状態にする第４動作モードと、
前記第２、第３、第４スイッチング素子をオン状態にし、かつ第１スイッチング素子をオフ状態にする第５動作モードとを有し、
前記モータの高速回転時には、第１動作モードと第２動作モードとを交互に繰り返した後に、前記第３動作モードに切り替え、
前記モータの低速回転時には、前記第４動作モードあるいは前記第５動作モードと、前記第２動作モードとを交互に繰り返した後に、前記第３動作モードに切り替えることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。 A first operation mode for turning on the first, second, third, and fourth switching elements;
A second operation mode for turning on the second and third switching elements and turning off the first and fourth switching elements;
A third operation mode for turning off the first, second, third, and fourth switching elements;
A fourth operation mode in which the first, second, and third switching elements are turned on and the fourth switching element is turned off;
A fifth operation mode for turning on the second, third, and fourth switching elements and turning off the first switching elements;
During high-speed rotation of the motor, after alternately repeating the first operation mode and the second operation mode, switching to the third operation mode,
3. The method according to claim 2, wherein during the low-speed rotation of the motor, the fourth operation mode or the fifth operation mode and the second operation mode are alternately repeated, and then the third operation mode is switched. Power converter.
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