JP7015744B2 - Transmission equipment and power transmission system - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、送電装置および電力伝送システムに関する。 Embodiments of the present invention relate to power transmission devices and power transmission systems.
送電装置から受電装置への非接触での電力伝送(非接触給電)が普及しつつある。非接触給電では、送電回路が所定の周波数の高周波電流を発生し、当該高周波電流により送電コイルが励振し、当該励振により発生した磁界により電力が伝送される。しかし、非接触給電では、外部に漏れた磁界(漏洩磁界)が、放送、無線通信などを妨害する懸念がある。そのため、非接触給電においては、国際規格等により定められた、漏洩磁界の上限に関する制限を満たすように、漏洩磁界を抑える必要がある。 Non-contact power transmission (contactless power supply) from a power transmitting device to a power receiving device is becoming widespread. In the non-contact power supply, the power transmission circuit generates a high frequency current of a predetermined frequency, the power transmission coil is excited by the high frequency current, and electric power is transmitted by the magnetic field generated by the excitation. However, in non-contact power supply, there is a concern that the magnetic field leaked to the outside (leakage magnetic field) interferes with broadcasting, wireless communication, and the like. Therefore, in non-contact power supply, it is necessary to suppress the leaked magnetic field so as to satisfy the limit on the upper limit of the leaked magnetic field set by international standards and the like.
既存技術では、基本波または特定の高調波の一つを低減することは可能である。しかし、電気自動車などの大容量のバッテリーを短時間で充電するために、大電力の非接触給電が必要な場合などでは、基本波と高調波の両方ともが影響を強く及ぼす。そのため、基本波および高調波の両方に対して漏洩磁界を低減させる必要が生じている。フィルタを用いて、基本波および高調波の両方の漏洩磁界を低減させることも考えられるが、高い抑圧性能が要求されるため、フィルタの大型化や装置の製造コストの増加といった問題が生じてしまう。したがって、基本波および高調波の両方に対して、漏洩磁界を抑える新たな技術が必要とされている。 With existing technology, it is possible to reduce one of the fundamentals or specific harmonics. However, when a large-capacity battery such as an electric vehicle needs to be supplied with a large amount of non-contact power in a short time, both the fundamental wave and the harmonics have a strong influence. Therefore, it is necessary to reduce the leakage magnetic field for both the fundamental wave and the harmonics. It is conceivable to use a filter to reduce the leakage magnetic field of both the fundamental wave and the harmonics, but high suppression performance is required, which causes problems such as an increase in the size of the filter and an increase in the manufacturing cost of the device. .. Therefore, a new technique for suppressing the leakage magnetic field is required for both the fundamental wave and the harmonics.
本発明の一実施形態は、基本波および高調波の両方に対して、漏洩磁界を抑える装置を提供する。 One embodiment of the present invention provides a device that suppresses a leakage magnetic field for both fundamental and harmonic waves.
本発明の一態様は、磁界により電力を伝送する送電装置であって、直流電流から高周波電流を生成するインバータと、前記インバータを駆動させる駆動信号を出力する駆動信号出力部と、前記高周波電流が流れることにより磁界を発生する送電コイルと、を備える。前記インバータは、前記駆動信号に基づき、前記高周波電流の周波数を複数の所定値のいずれかに周期的に変更する。また、前記インバータが、前記駆動信号に基づき、前記高周波電流の周波数が変更されるのに合わせて、前記インバータの導通角を維持するように、前記高周波電流の波形を変更する。 One aspect of the present invention is a power transmission device that transmits electric power by a magnetic field, wherein an inverter that generates a high frequency current from a direct current, a drive signal output unit that outputs a drive signal that drives the inverter, and the high frequency current are used. It is equipped with a power transmission coil that generates a magnetic field by flowing. The inverter periodically changes the frequency of the high frequency current to one of a plurality of predetermined values based on the drive signal. Further, the inverter changes the waveform of the high frequency current so as to maintain the conduction angle of the inverter as the frequency of the high frequency current is changed based on the drive signal.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る電力伝送システムの一例を示すブロック図である。第1の実施形態に係る電力伝送システムは、磁界により電力を伝送する送電装置1と、当該電力を受け取る受電装置2と、を備える。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a power transmission system according to the first embodiment. The electric power transmission system according to the first embodiment includes a
送電装置1は、AC電源11と、AC/DCコンバータ12と、インバータ13と、駆動信号出力部14と、送電コイルユニット(共振子)15と、を備える。受電装置2は、受電コイルユニット(共振子)21と、整流部22と、を備える。
The
本実施形態の電力伝送システムでは、電磁誘導により、高周波電流から発生した磁界を利用して、送電装置1で発生させた磁界から電磁結合により受電装置2で電力得ることで、送電装置1から受電装置2に対し電力が伝送される。つまり、本実施形態の電力伝送システムでは、非接触にて受電装置2が給電される。
In the power transmission system of the present embodiment, power is received from the
しかし、非接触給電システムの送電装置1で発生した磁界は、受電装置2への電力伝送に用いられるだけではなく、その一部が漏洩磁界として周りの機器に干渉する。ゆえに、本実施形態の電力伝送システムでは、周波数ホッピングによる、周波数軸上の所定の帯域幅(拡散帯域幅)への電力エネルギーの拡散を行う。
However, the magnetic field generated in the
例えば、磁界を生成する高周波電流を生成する際のスイッチング周波数を遷移することにより、高周波電流の周波数を遷移させる。こうすると、磁界の周波数帯域が拡張され、その強度が、高周波電流の周波数を遷移させなかった場合よりも減少することが知られている。つまり、周波数ホッピングとは、磁界の周波数、すなわち高周波電流の周波数を遷移させることである。これにより、漏洩磁界の強度を抑えることができる。 For example, the frequency of the high frequency current is changed by changing the switching frequency when the high frequency current that generates the magnetic field is generated. It is known that this expands the frequency band of the magnetic field and reduces its intensity as compared to the case where the frequency of the high frequency current is not changed. That is, frequency hopping is to change the frequency of the magnetic field, that is, the frequency of the high frequency current. As a result, the strength of the leakage magnetic field can be suppressed.
図2は、周波数ホッピングを説明する図である。図2(A)は、周波数ホッピングを行わない場合、つまり一つの周波数のみにて電力伝送を行う場合での、周波数と磁界強度との関係を示す図である。図2(A)の例では、85kHzだけで電力伝送が行われているとする。ゆえに、85kHzの地点にて、一つのピーク(極大点)を有するグラフが示されている。 FIG. 2 is a diagram illustrating frequency hopping. FIG. 2A is a diagram showing the relationship between frequency and magnetic field strength when frequency hopping is not performed, that is, when power is transmitted at only one frequency. In the example of FIG. 2A, it is assumed that power transmission is performed only at 85 kHz. Therefore, a graph with one peak (maximum point) is shown at the point of 85 kHz.
図2(B)は、周波数ホッピングを行う場合、つまり、複数の周波数にて電力伝送を行う場合での、周波数と磁界強度との関係を示す図である。図2(B)の例では、85kHzを中心とした20個の周波数にて電力伝送が行われており、20個のピークを有するグラフが示されている。具体的には、一番小さい周波数Fss_START(f1)は81.2kHzと設定されており、使用される周波数の間隔は400Hzと設定されており、周波数本数が20本であるため、一番高い周波数Fss_END(f20)は88.8kHzと設定されている。 FIG. 2B is a diagram showing the relationship between frequency and magnetic field strength in the case of frequency hopping, that is, in the case of power transmission at a plurality of frequencies. In the example of FIG. 2B, power transmission is performed at 20 frequencies centered on 85 kHz, and a graph having 20 peaks is shown. Specifically, the smallest frequency Fss_START (f 1 ) is set to 81.2 kHz, the frequency interval used is set to 400 Hz, and the number of frequencies is 20, which is the highest. The frequency Fss_END (f 20 ) is set to 88.8 kHz.
以降、周波数ホッピングを行う場合に、周波数が遷移する値を、単に遷移値と記載する。また、遷移値の小さいほうから順に番号を付与し、i(iは1以上の整数)番目の遷移値をfiと表すものとする。つまり、1番目の遷移値f1が最小の遷移値であり、遷移値fiはi番目に大きい遷移値であり、fi+1>fiが成り立つ。また、遷移値の数を遷移数と記載する。図2(B)の例では、遷移数は20である。 Hereinafter, when frequency hopping is performed, the value at which the frequency transitions is simply referred to as a transition value. Further, numbers are assigned in order from the smallest transition value, and the i ( i is an integer of 1 or more) th transition value is represented as fi. That is, the first transition value f 1 is the minimum transition value, the transition value fi is the i -th largest transition value, and fi + 1 > fi is established. Further, the number of transition values is described as the number of transitions. In the example of FIG. 2B, the number of transitions is 20.
周波数ホッピングでは、あるタイミングにおいて、遷移値のいずれかから、それとは別の遷移値のいずれかに周波数が遷移する。当該遷移が何度も行われることにより、周波数が拡散し、漏洩磁界の強度が低下する。また、周波数の変更1回あたりの周波数の差分、つまり、変更後の周波数と、変更前の周波数との差分(fi+1-fi)を、遷移幅と記載する。 In frequency hopping, at a certain timing, the frequency transitions from one of the transition values to any of the other transition values. By performing the transition many times, the frequency is diffused and the strength of the leakage magnetic field is reduced. Further, the difference in frequency per frequency change, that is, the difference between the frequency after the change and the frequency before the change (fi + 1 - fi ) is described as the transition width.
このような周波数ホッピングを行った場合の電力は、周波数ホッピングを行わない場合の電力と、長期的には同一である。ゆえに、周波数あたりの電力(電力密度)は、周波数ホッピングを行った場合のほうが、周波数ホッピングを行わない場合よりも小さくなる。拡散帯域幅をBssと記載すると、長時間における平均電力量は1/Bssの関数で低下することとなる。こうして、周波数ホッピングを行うことにより、電力エネルギーを複数の周波数にて拡散し、漏洩磁界として測定される電力密度を低減させる。周波数ホッピングにより、漏洩磁界が低減するという効果を、周波数拡散効果と記載する。 The electric power when such frequency hopping is performed is the same as the electric power when frequency hopping is not performed in the long term. Therefore, the power per frequency (power density) is smaller in the case of frequency hopping than in the case of no frequency hopping. When the diffusion bandwidth is described as Bss, the average electric energy over a long period of time is reduced by a function of 1 / Bss. In this way, by performing frequency hopping, power energy is diffused at a plurality of frequencies, and the power density measured as a leakage magnetic field is reduced. The effect of reducing the leakage magnetic field by frequency hopping is described as the frequency spread effect.
なお、拡散帯域幅は、最小周波数と最大周波数の間隔よりも大きくてもよい。言い換えると、拡散帯域幅が予め定められている場合において、最大周波数と最小周波数との間隔が拡散帯域幅よりも小さくなるように、最大周波数と最小周波数を決定してもよい。最大周波数と最小周波数の間隔を拡散帯域幅と同じにすると、周波数ホッピングを行う際の周波数の広がりにより、拡散帯域幅を超えてしまうこともあり得るからである。図2(B)の例では、拡散帯域幅を周波数本数×遷移幅と定義し、拡散帯域幅を8kHz(20本×400Hz)とすることにより、最大周波数と最小周波数の間隔(Fss_END-Fss_START=7.6kHz)よりも大きくしている。つまり、遷移幅の半分の帯域幅が、バッファとして、最大周波数と最小周波数との間の帯域の両端に与えられている。 The diffusion bandwidth may be larger than the interval between the minimum frequency and the maximum frequency. In other words, when the diffusion bandwidth is predetermined, the maximum frequency and the minimum frequency may be determined so that the interval between the maximum frequency and the minimum frequency is smaller than the diffusion bandwidth. This is because if the interval between the maximum frequency and the minimum frequency is made the same as the spread bandwidth, the spread bandwidth may be exceeded due to the frequency spread during frequency hopping. In the example of FIG. 2B, the diffusion bandwidth is defined as the number of frequencies × the transition width, and the diffusion bandwidth is 8 kHz (20 × 400 Hz), so that the interval between the maximum frequency and the minimum frequency (Fss_END-Fss_START =). It is larger than 7.6 kHz). That is, half the bandwidth of the transition width is given as a buffer at both ends of the band between the maximum frequency and the minimum frequency.
本実施形態では、このような周波数ホッピングにより、つまり、高周波電流の周波数が、一定の時間間隔にて、順次遷移することにより、周波数拡散効果を得る。しかし、周波数拡散効果は、基本波に対して有効ではあるが、高調波に対しては限定的である。これは、漏洩磁界の測定に際して、スペクトラムアナライザ等の測定器で設定されるフィルタの通過帯域幅(RBW)に起因する。 In the present embodiment, the frequency spreading effect is obtained by such frequency hopping, that is, by sequentially shifting the frequency of the high frequency current at regular time intervals. However, while the frequency diffusion effect is effective for fundamental waves, it is limited for harmonics. This is due to the pass band (RBW) of the filter set by a measuring instrument such as a spectrum analyzer when measuring the leakage magnetic field.
フィルタのRBWは、CISPRなどの国際規格等、それら規格に準拠した法規制で規定されている。例えば、電気自動車の分野で国際規格化が検討されている送電周波数(基本波の周波数)は85kHz帯である。基本波85kHz帯の信号で発生する低域高調波の周波数帯域は、3次高調波は255kHz帯であり、5次高調波は425kHz帯である。CISPR規格では、基本波85kHz帯を含む周波数帯区分は9kHzから150kHz(帯域A)と規定されており、測定器の通過帯域幅RBWは100から300Hz(参照帯域幅は200Hz)と定められている。一方、3次高調波の255kHz帯、5次高調波の425kHz帯を含む区分は150kHzから30MHz(帯域B)と定められており、通過帯域幅RBWは8kHzから10kHz(参照帯域幅9kHz)である。このように、高調波の通過帯域幅RBWが基本波の通過帯域幅RBWよりもはるかに大きいため、高調波に対する周波数拡散効果は、基本波に比べて、著しく小さなものとなる。 The RBW of the filter is regulated by laws and regulations based on those standards such as international standards such as CISPR. For example, the transmission frequency (frequency of the fundamental wave) for which international standardization is being considered in the field of electric vehicles is the 85 kHz band. The frequency band of the low frequency harmonics generated by the signal of the fundamental wave 85 kHz band is the 255 kHz band for the third harmonic and the 425 kHz band for the fifth harmonic. In the CISPR standard, the frequency band division including the fundamental wave 85 kHz band is defined as 9 kHz to 150 kHz (band A), and the pass band RBW of the measuring instrument is defined as 100 to 300 Hz (reference bandwidth is 200 Hz). .. On the other hand, the division including the 255 kHz band of the third harmonic and the 425 kHz band of the fifth harmonic is defined as 150 kHz to 30 MHz (band B), and the pass bandwidth RBW is 8 kHz to 10 kHz (reference bandwidth 9 kHz). .. As described above, since the passband RBW of the harmonics is much larger than the passband RBW of the fundamental wave, the frequency diffusion effect on the harmonics is significantly smaller than that of the fundamental wave.
例えば、85kHz帯の基本波を対象として、拡散帯域幅8kHzにて、周波数ホッピングを行う場合を想定する。この場合、3次高調波の拡散帯域幅は3倍の24kHz、5次高調波の拡散帯域幅は5倍の40kHzとなる。つまり、N(Nは1以上の奇数)次高調波の拡散帯域幅は、基本波の拡散帯域幅×Nとなる。そして、拡散時の漏洩磁界の低減量は、最適な条件下においては、以下の式で表される。
高調波を抑圧するために、インバータ13と送電コイルユニット15の間にフィルタを挿入することも考えられる。しかし、一般的なフィルタは、高調波が高次なほど、抑圧量が大きくなるため、3次高調波に対する効果は小さい。また、3次高調波は基本波と周波数が近いため、フィルタが基本波に影響を及ぼす恐れもある。ゆえに、フィルタによる3次高調波の抑圧は技術的にも困難である。
It is also conceivable to insert a filter between the
そこで、本実施形態の電力伝送システムでは、インバータ13の導通角を調整することにより、特定の高調波に対する漏洩磁界を低減させる。導通角、導通角の調整方法、およびその効果の詳細は、構成要素とともに説明する。
Therefore, in the power transmission system of the present embodiment, the leakage magnetic field for a specific harmonic is reduced by adjusting the conduction angle of the
送電装置1の内部構成について説明する。
The internal configuration of the
AC電源11は、交流電流をAC/DCコンバータ12に供給する。AC電源11は、三相電源でも単相電源でもよい。また、AC電源11には、力率改善回路、整流器などが接続されていてもよい。
The
AC/DCコンバータ12は、供給された交流電流を直流電流に変換する。そして、AC/DCコンバータ12から直流電流がインバータ13に送られる。
The AC /
インバータ13は、AC/DCコンバータ12からの直流電流から高周波電流を生成する。具体的には、インバータ13は、複数のスイッチング素子(以降スイッチ)を構成要素として含み、各スイッチがスイッチングを行うことにより、入力される直流電流を所望周波数の交流電流(高周波電流)に、指定されたタイミングで変換する。変換のタイミングは駆動信号出力部14からの駆動信号(スイッチング信号)に基づく。つまり、駆動信号に基づき、高周波電流の生成および周波数ホッピングが行われる。
The
図1の例では、スイッチA1とスイッチA2とが直列に接続されており、スイッチA1を上アームとし、スイッチA2を下アームとするレグAが構成されている。また、スイッチB1とスイッチB2とが直列に接続されており、スイッチB1を上アームとし、スイッチB2を下アームとするレグBが構成されている。そして、レグAとレグBとが並列接続されている。スイッチA1とスイッチA2との接続ノードは送電コイルユニット15の一端に接続されている。スイッチB1とスイッチB2との接続ノードは送電コイルユニット15の他端に接続されている。また、スイッチA1のスイッチA2と接続されていないほうの一端と、スイッチB1とスイッチB2との接続されていない一端と、に直流電流が入力される。これにより、AC/DCコンバータ12の直流電流から高周波電流が生成されて、送電コイルユニット15に流れ込む。
In the example of FIG. 1, the switch A1 and the switch A2 are connected in series, and a leg A having the switch A1 as an upper arm and the switch A2 as a lower arm is configured. Further, the switch B1 and the switch B2 are connected in series, and a leg B having the switch B1 as an upper arm and the switch B2 as a lower arm is configured. Then, leg A and leg B are connected in parallel. The connection node between the switch A1 and the switch A2 is connected to one end of the power
駆動信号出力部14は、上述の駆動信号を生成し、インバータ13内の各スイッチに出力する。スイッチそれぞれに対応する駆動信号が入力されることにより、各スイッチがスイッチングを行い、直流電流から交流電流(高周波電流)が生成される。つまり、駆動信号出力部14は、インバータ13の制御を行う。図1の例では、スイッチA1に駆動信号A1が入力され、スイッチA2に駆動信号A2が入力され、スイッチB1に駆動信号B1が入力され、スイッチB2に駆動信号B2が入力されるものとする。
The drive
駆動信号は、矩形波として、各スイッチに与えられる。当該矩形波は、デューティー比、デットタイムなどに対する所定の設定値に基づき生成される。この矩形波の周波数を順次遷移させることにより、電力伝送の磁界の周波数が遷移する。 The drive signal is given to each switch as a square wave. The square wave is generated based on predetermined set values for the duty ratio, dead time, and the like. By sequentially transitioning the frequency of this rectangular wave, the frequency of the magnetic field of power transmission changes.
周波数の遷移のタイミングは、クロック信号を分周して駆動信号を生成することにより、指示することができる。遷移値、遷移値が指示される順番、遷移の時間間隔(周波数が維持される期間)などの設定は、予め駆動信号出力部14に登録されているとする。つまり、駆動信号出力部は、予め定められた複数の遷移値から、所定の規則に基づき、一つの周遷移値を選択し、選択された遷移値を指示するように調整された駆動信号を出力する。例えば、図2(B)の例のように、駆動信号出力部14にはf1からf20までの20個の遷移値が登録されているとする。その場合、駆動信号出力部14は、所定の規則に基づき、20個の遷移値から一つの周波数を選択し、選択された周波数となるように、駆動信号を出力する。当該規則は、例えば、f1からf20までの遷移値を昇順(最大の遷移値に向かう順)または降順(最小の遷移値に向かう順)にて決定していき、終端の遷移値であるf1またはf20が決定された後は、先の順序とは逆の順序にて決定するといったものが考えられる。
The timing of the frequency transition can be instructed by dividing the clock signal to generate a drive signal. It is assumed that the transition values, the order in which the transition values are instructed, the transition time interval (the period during which the frequency is maintained), and the like are registered in advance in the drive
図3は、時系列の周波数の遷移の一例を示す図である。図3において、横軸は時間を表し、縦軸は遷移値の番号を示す。図3の例は、図2(B)の例で示したf1からf20までの20個の遷移値を用いて、所定の規則に基づく遷移を繰り返した場合の周波数の遷移を示す。所定の規則は、遷移値を最小の遷移値f1から昇順で遷移させ、最大の遷移値f20に到達した後は降順で遷移させて、最小の遷移値f1に戻すといったものである。図3のように、複数の遷移値に磁界の周波数を周期的に遷移させると、周波数拡散効果を安定して得ることができる。つまり、周波数を周期的な遷移とするために、一定の周期で繰り返し同一の遷移値に遷移するように制御したほうが好ましい。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a time-series frequency transition. In FIG. 3, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents transition value numbers. The example of FIG. 3 shows the frequency transition when the transition based on a predetermined rule is repeated using the 20 transition values from f 1 to f 20 shown in the example of FIG. 2 (B). The predetermined rule is that the transition value is changed from the minimum transition value f 1 in ascending order, and after reaching the maximum transition value f 20 , the transition value is changed in descending order and returned to the minimum transition value f 1 . As shown in FIG. 3, when the frequency of the magnetic field is periodically transitioned to a plurality of transition values, the frequency diffusion effect can be stably obtained. That is, in order to make the frequency a periodic transition, it is preferable to control the transition so as to repeatedly transition to the same transition value at a constant cycle.
なお、図3のような周期的な遷移における1周期は、kを1より大きい整数で定義した場合、遷移値fk+1またはfk-1から周波数が遷移値fkに遷移した時点から、再び同じ遷移値fk+1またはfk-1から遷移値fkに遷移した時点までとなる。例えば、遷移値f11から遷移値f12に遷移した時点から、再び遷移値f11から遷移値f12に遷移した時点までが1周期である。 Note that one cycle in a periodic transition as shown in FIG. 3 is again from the time when the frequency transitions from the transition value f k + 1 or f k-1 to the transition value f k when k is defined by an integer larger than 1. It is until the time when the transition from the same transition value f k + 1 or f k-1 to the transition value f k . For example, one cycle is from the time when the transition value f 11 is changed to the transition value f 12 to the time when the transition value f 11 is changed to the transition value f 12 again.
なお、本実施形態においては、周波数ホッピングの開始時の遷移値、つまり初期値はいずれの遷移値でもよく、また、遷移の順番も降順を先にしてもよいし、昇順を先にしてもよい。例えば、周波数ホッピングが線位置f5から開始され、次にf6に遷移してもよいし、次にf4に遷移してもよい。 In the present embodiment, the transition value at the start of frequency hopping, that is, the initial value may be any transition value, and the transition order may be descending first or ascending first. .. For example, frequency hopping may start at line position f5 and then transition to f6 or then to f4 .
また、周波数の維持時間は、厳密に一定とせずに、仕様に応じて、適宜定めてよい。また、遷移値ごとに維持時間が異なっていてもよい。例えば、図3では、遷移値f1およびf20の維持時間が2倍となっている。これは、遷移値f1およびf20に遷移させる駆動信号を出力したときは、駆動信号出力部14が次の遷移値に遷移するように駆動信号を調整するまでのタイミングを長くすることにより実現してもよい。あるいは、遷移値f1およびf20に遷移させる駆動信号を出力したときは、駆動信号を調整する次のタイミングにおいて、遷移値f1およびf20に遷移させる駆動信号を再び出力することにより、実現してもよい。
Further, the frequency maintenance time is not strictly constant and may be appropriately determined according to the specifications. Further, the maintenance time may be different for each transition value. For example, in FIG. 3, the maintenance time of the transition values f 1 and f 20 is doubled. This is realized by lengthening the timing until the drive
なお、図3に示すように、周波数がまず昇順または降順で遷移し、次にその逆で遷移すると、グラフの形状が三角形になることから、このような遷移状況を「三角波状の遷移」と定義する。 As shown in FIG. 3, when the frequencies first transition in ascending or descending order and then in the reverse order, the shape of the graph becomes a triangle. Therefore, such a transition situation is called "triangular wave transition". Define.
このようにして、駆動信号出力部14は、周波数ホッピングを行うために、駆動信号の周波数を周期的に変更する。これにより、インバータ13が、駆動信号に基づき、高周波電流の周波数を周期的に変更する。また、駆動信号出力部14は、周波数の変更時に、インバータ13の導通角を維持するように、駆動信号の波形も変更する。インバータは、駆動信号に基づき、高周波電流の周波数が変更されるのに合わせて、高周波電流の波形を変更する。これにより、特定の高調波に対する漏洩磁界を低減させたままにする。導通角は、インバータ13の出力波形の1周期に対して、インバータ13の導通期間が占める割合を、角度で表したものである。
In this way, the drive
図4および図5を用いて、導通角の調整方法について説明する。図4は、駆動信号およびインバータ13の出力信号の波形の一例を示す図である。図4では、駆動信号のデューティー比を変更することにより、導通角を変更することができることを示す。
A method of adjusting the conduction angle will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a diagram showing an example of waveforms of the drive signal and the output signal of the
なお、以下の説明では、AC/DCコンバータ12から入力される電圧VINは、一定であるとする。また、4つのスイッチに供給される駆動信号は、全て同じデューティー比を持つ、同じ周期tiのパルス信号である。周期tiは、その時点における遷移値fiの逆数(=1/fi)である。
In the following description, it is assumed that the voltage VIN input from the AC /
図4(A)では、インバータ13の出力電圧の基本波成分が、最大、つまり、入力電圧VINと同じになるように、各駆動信号が調整されている。具体的には、図4(A)では、各駆動信号のデューティー比は1/2(T3/T2)である。また、駆動信号A2は、駆動信号A1に対して180度の位相差(T1相当分)を有している。つまり、駆動信号A1は駆動信号A2を反転した信号であり、スイッチA1およびスイッチA2が相補的に駆動する。なお、駆動信号A2は駆動信号A1を反転した信号とも言える。
In FIG. 4A, each drive signal is adjusted so that the fundamental wave component of the output voltage of the
なお、位相差は、周期信号間の波形の時間差を意味する。駆動信号の周期がtiである場合、P度の位相差は「P/360×ti」ほどの時間差があることを意味する。 The phase difference means the time difference of the waveform between the periodic signals. When the period of the drive signal is ti , it means that the phase difference of P degree has a time difference of about "P / 360 × ti ".
また、駆動信号B1と駆動信号B2は180度の位相差を有している。つまり、駆動信号B1は駆動信号B2を反転した信号であり、スイッチB1およびスイッチB2も相補的に駆動する。なお、駆動信号B2は駆動信号B1を反転した信号とも言える。また、駆動信号B1と駆動信号A1は、180度の位相差を有する。したがって、駆動信号A1と駆動信号B2は同一信号とも言えるし、駆動信号A2と駆動信号B1は同一信号とも言える。 Further, the drive signal B1 and the drive signal B2 have a phase difference of 180 degrees. That is, the drive signal B1 is a signal obtained by inverting the drive signal B2, and the switch B1 and the switch B2 are also driven complementarily. The drive signal B2 can be said to be a signal obtained by inverting the drive signal B1. Further, the drive signal B1 and the drive signal A1 have a phase difference of 180 degrees. Therefore, the drive signal A1 and the drive signal B2 can be said to be the same signal, and the drive signal A2 and the drive signal B1 can be said to be the same signal.
各駆動信号がこのような位相関係にあるとき、図4(A)に示すように、インバータ13の出力電圧が矩形波となる。出力電力がONである期間、つまり、インバータ13全体が導通している期間はT4である。導通角は、インバータ13の出力波形の1周期に対して、インバータ13の導通期間が占める割合を角度で表したものであるから、この場合、360×T4/T2で表されて、導通角は180度と求まる。
When each drive signal has such a phase relationship, the output voltage of the
図4(A)において、この矩形波に重ねて表示されている破線の波形は、出力電圧の基本波成分を表している。なお、基本波成分は、出力電圧の信号をその時点の周波数の遷移値fiにて周波数分解し、基本波成分のみを抽出することで得られる。 In FIG. 4A, the broken line waveform displayed overlaid on the square wave represents the fundamental wave component of the output voltage. The fundamental wave component can be obtained by frequency-decomposing the output voltage signal at the transition value fi of the frequency at that time and extracting only the fundamental wave component.
図4(B)では、各駆動信号のデューティー比は1/3(T5/T2)に変更されている。これにより、導通角は120度(360×T6/T2)に変更される。また、図4(C)では、各駆動信号のデューティー比は1/4(T7/T2)に調整されている。これによって、導通角は90度(360×T8/T2)に調整されている。 In FIG. 4B, the duty ratio of each drive signal is changed to 1/3 (T5 / T2). As a result, the conduction angle is changed to 120 degrees (360 × T6 / T2). Further, in FIG. 4C, the duty ratio of each drive signal is adjusted to 1/4 (T7 / T2). Thereby, the conduction angle is adjusted to 90 degrees (360 × T8 / T2).
このように、各駆動信号のデューティー比を調整することにより、高周波電流の波形が変更されて、導通角を任意に調整することができる。なお、出力電圧の基本波成分の振幅は、入力電圧VINよりも低くなる。 By adjusting the duty ratio of each drive signal in this way, the waveform of the high-frequency current is changed, and the conduction angle can be arbitrarily adjusted. The amplitude of the fundamental wave component of the output voltage is lower than that of the input voltage VIN.
なお、駆動信号のデューティー比が50%の場合、駆動信号のタイミングにばらつきが生じると、スイッチA1とスイッチA2が同時にONになる恐れがあり、スイッチB1とスイッチB2が同時にONになる恐れもある。そのような事態が起きると、AC/DCコンバータ12の出力が短絡され、大電流が発生し得る。それを防ぐために、一般的には、デットタイムなどの設定により、デューティー比を50%としないような調整が行われる。ゆえに、本実施形態でも、デューティー比が完全に50%でなくともよい。
When the duty ratio of the drive signal is 50%, if the timing of the drive signal varies, the switch A1 and the switch A2 may be turned on at the same time, and the switch B1 and the switch B2 may be turned on at the same time. .. When such a situation occurs, the output of the AC /
図5は、駆動信号およびインバータ13の出力信号の波形の他の一例を示す図である。図5では、レグAとレグBの間の位相差を調整することにより、導通角を調整することができることを示す。
FIG. 5 is a diagram showing another example of waveforms of the drive signal and the output signal of the
図5(A)では、駆動信号およびインバータ13の出力信号が図4(A)と同じ状況である。レグAとレグBの間の位相差は、つまり、駆動信号A1と駆動信号B1との位相差は180度であり、駆動信号A2と駆動信号B2との位相差も180度である。
In FIG. 5A, the drive signal and the output signal of the
一方、図5(B)では、駆動信号A1と駆動信号A2のペア、および、駆動信号B1と駆動信号B2のペアの位相差は図5(A)と同様であるが、駆動信号A1と駆動信号B1のペアの位相差と、駆動信号A2と駆動信号B2のペアの位相差が、180度から調整されている。 On the other hand, in FIG. 5B, the phase difference between the pair of the drive signal A1 and the drive signal A2 and the pair of the drive signal B1 and the drive signal B2 is the same as in FIG. The phase difference of the pair of the signal B1 and the phase difference of the pair of the drive signal A2 and the drive signal B2 are adjusted from 180 degrees.
駆動信号A1を基準にすると、駆動信号B1は、駆動信号A1よりもP度(T5相当分)進んでいる。駆動信号B1を基準にすると、駆動信号A1は、駆動信号B1よりもP度(T5相当分)遅れている。ここでは、P度を120度としている。このとき、出力電圧波形には、図5(B)に示すように、出力電圧が0となる期間(T6相当分)が生じる。出力電圧が0となる期間が生じることにより、導通角が180度から減少する。このように、駆動信号の位相差を調整することにより、導通角を任意に調整することができる。なお、インバータ13全体が導通している期間(T7相当分)は、駆動信号B1がOFFになってから駆動信号A1がOFFになるまでの期間である。駆動信号A1は、駆動信号B1よりもP度(T5相当分)遅れているから、図5(B)での導通角は120度である。
With reference to the drive signal A1, the drive signal B1 is P degrees (corresponding to T5) ahead of the drive signal A1. With reference to the drive signal B1, the drive signal A1 is delayed by P degrees (corresponding to T5) from the drive signal B1. Here, the P degree is set to 120 degrees. At this time, as shown in FIG. 5B, the output voltage waveform has a period (corresponding to T6) in which the output voltage becomes 0. The conduction angle decreases from 180 degrees due to the period during which the output voltage becomes 0. By adjusting the phase difference of the drive signal in this way, the conduction angle can be arbitrarily adjusted. The period during which the
図5(C)では、駆動信号B1と駆動信号A1の位相差P度が、図5(B)よりも大きい240度(T8相当分)としている。この場合でも、図5(B)と同様に、出力電圧が0となる期間(T9相当分)が生じる。出力電圧が0となる期間が生じることにより、導通角が180度から減少する。インバータ13全体が導通している期間(T10相当分)は、駆動信号A1がONになってから駆動信号B1がONになるまでの期間である。駆動信号A1は、駆動信号B1よりもP度遅れているが、駆動信号は周期性を有するから、駆動信号A1は、駆動信号B1よりも360-P度進んでいるとも言える。ゆえに、図5(C)での導通角も、図5(B)と同じく120度である。
In FIG. 5C, the phase difference P degree between the drive signal B1 and the drive signal A1 is 240 degrees (corresponding to T8), which is larger than that in FIG. 5B. Even in this case, as in FIG. 5B, a period (corresponding to T9) in which the output voltage becomes 0 occurs. The conduction angle decreases from 180 degrees due to the period during which the output voltage becomes 0. The period during which the
図5(B)および5(C)に示した通り、導通角を角度Pに調整したい場合、駆動信号A1を、駆動信号B1よりもP度遅らせてもよいし、360-P度遅らせてもよい。あるいは、駆動信号A1を、駆動信号B1よりも360-P度進めてもよいし、P度進めてもよい。 As shown in FIGS. 5 (B) and 5 (C), when it is desired to adjust the conduction angle to the angle P, the drive signal A1 may be delayed by P degrees or 360-P degrees from the drive signal B1. good. Alternatively, the drive signal A1 may be advanced by 360-P degrees or P degrees from the drive signal B1.
このように、各駆動信号の位相差を変更することにより、高周波電流の波形が変更されて、導通角を任意に調整することができる。なお、出力電圧の基本波成分の振幅は、入力電圧VINよりも低くなる。 By changing the phase difference of each drive signal in this way, the waveform of the high-frequency current is changed, and the conduction angle can be arbitrarily adjusted. The amplitude of the fundamental wave component of the output voltage is lower than that of the input voltage VIN.
図6は、周波数の遷移に伴う駆動信号の変更を説明する図である。図6(A)では、周波数の遷移値が80kHzであるときの駆動信号およびインバータ13の出力信号の波形を示す。図6(B)では、周波数の遷移値が88kHzであるときの駆動信号およびインバータ13の出力信号の波形を示す。ここでは、周波数が80kHzから88kHzに遷移した場合、駆動信号の位相差を用いて導通角を制御する場合を説明する。また、導通角は120度に保つようにする。
FIG. 6 is a diagram illustrating a change in the drive signal due to a frequency transition. FIG. 6A shows the waveforms of the drive signal and the output signal of the
周波数が80kHzのとき、その周期T1は12.5μ秒である。この時、レグ間の位相差(駆動信号A1およびB1の位相差)St1は、導通角を120度にするために、120度にされる。つまり、駆動信号A1に対する駆動信号B1の遅延時間が、T1×120/360=4.2μ秒になるように調整される。言い換えると、駆動信号出力部14は、位相差が4.2μ秒である、駆動信号A1および駆動信号B1を生成する。なお、導通時間Ct1も、4.2μ秒となる。
When the frequency is 80 kHz, the period T1 is 12.5 μsec. At this time, the phase difference between the legs (the phase difference between the drive signals A1 and B1) St1 is set to 120 degrees in order to make the
次に、周波数が88kHzに変更されるタイミングにおいて、駆動信号出力部14は、例えば、駆動信号を生成するクロック分周期の分周数等を変更することにより、高周波信号の周期がT2=11.4μ秒となるような駆動信号に変更する。また、導通角を120度に保つため、駆動信号出力部14は、駆動信号A1と駆動信号B1の位相差(レグ時間)を変更する。導通角が120度とするための遅延時間St2は、周期×導通角/360で求められるため、T2×120/360=3.8μ秒にすればよい。したがって、駆動信号出力部14は、周波数の遷移のタイミングで、位相差が3.8μ秒である、駆動信号A1および駆動信号B1を生成する。
Next, at the timing when the frequency is changed to 88 kHz, the drive
何ら制御なしで高周波信号の周波数を遷移させると、導通角は維持されない。しかし、このように、高周波信号の周波数を遷移させるタイミングにおいて、駆動信号の位相差またはデューティー比を調整することにより、導通角を一定に保つことができる。 If the frequency of the high frequency signal is changed without any control, the conduction angle is not maintained. However, in this way, the conduction angle can be kept constant by adjusting the phase difference or duty ratio of the drive signal at the timing of transitioning the frequency of the high frequency signal.
そして、導通角を適切な値に保つことにより、高周波信号による漏洩磁界を抑えることができる。図7は、導通角に対する基本波および高調波の振幅特性を示す図である。縦軸が振幅つまり磁界の強度を表し、横軸が導通角を表す。振幅がゼロとなる導通角が示されている。なお、図7に示すように、対象とする高調波に応じて、振幅がゼロとなる導通角の値は異なる。3次高調波では120度において、5次高調波では72度と144度において、7次高調波では51度、103度、および154度において、振幅がゼロとなっている。このように、原理的には、N次の高調波振幅をゼロとする導通角は、360/Nの整数倍にあることが分かる。ゆえに、例えば、3次高調波の漏洩磁界の低減が目的である場合は、導通角を120度に保つことにより、3次高調波の漏洩磁界を最も低減することが可能となる。 Then, by keeping the conduction angle at an appropriate value, the leakage magnetic field due to the high frequency signal can be suppressed. FIG. 7 is a diagram showing the amplitude characteristics of the fundamental wave and the harmonic with respect to the conduction angle. The vertical axis represents the amplitude, that is, the strength of the magnetic field, and the horizontal axis represents the conduction angle. The conduction angle at which the amplitude is zero is shown. As shown in FIG. 7, the value of the conduction angle at which the amplitude becomes zero differs depending on the target harmonic. The amplitude is zero at 120 degrees for the 3rd harmonic, 72 degrees and 144 degrees for the 5th harmonic, and 51 degrees, 103 degrees, and 154 degrees for the 7th harmonic. As described above, in principle, it can be seen that the conduction angle at which the Nth harmonic amplitude is zero is an integral multiple of 360 / N. Therefore, for example, when the purpose is to reduce the leakage magnetic field of the third harmonic, it is possible to reduce the leakage magnetic field of the third harmonic most by keeping the conduction angle at 120 degrees.
先の例で述べた通り、85kHz帯の基本波を対象として、拡散帯域幅8kHzにて、周波数ホッピングを行った場合、基本波、3次高調波、5次高調波、および7次高調波に対する周波数ホッピングによる漏洩磁界の低減量は、それぞれ、13.0dB、1.3dB、3.5dB、4.9dBとなる。この周波数ホッピングにおいて、導通角を120度に保つようにすると、周波数ホッピングでは微小であった3次高調波の低減量を増やすことができる。 As described in the previous example, when frequency hopping is performed for the fundamental wave in the 85 kHz band with a spread bandwidth of 8 kHz, the fundamental wave, the third harmonic, the fifth harmonic, and the seventh harmonic are subjected to. The amount of reduction of the leakage magnetic field by frequency hopping is 13.0 dB, 1.3 dB, 3.5 dB, and 4.9 dB, respectively. In this frequency hopping, if the conduction angle is kept at 120 degrees, the amount of reduction of the third harmonic, which was minute in the frequency hopping, can be increased.
なお、図7から分かるように、電力伝送は振幅の大きい基本波に主に依存している。ゆえに、高調波がゼロとなる導通角が複数ある場合、なるべく大きな電力を送電するためには、基本波の振幅が大きいほうの導通角にすることが好ましい。例えば、5次高調波の漏洩磁界を低減の対象とする場合、5次高調波の振幅は、導通角が72度と144度のときに最小となるが、導通角を144度としたほうが、大きな電力を伝送できる。すなわち、0度から180度を導通角の取り得る範囲とすると、導通角の候補が複数ある場合は、電力伝送量の観点からは、大きいほうの導通角にすることが好ましい。つまり、N次の高調波を抑圧する場合、導通角を180×(N-1)/N度に維持することにより、目的の高調波を抑制し、より大きな電力を送電することが可能となる。 As can be seen from FIG. 7, power transmission mainly depends on the fundamental wave having a large amplitude. Therefore, when there are a plurality of conduction angles at which the harmonics are zero, it is preferable to use the conduction angle having the larger amplitude of the fundamental wave in order to transmit as large a power as possible. For example, when the leakage magnetic field of the 5th harmonic is targeted for reduction, the amplitude of the 5th harmonic is minimized when the conduction angles are 72 degrees and 144 degrees, but it is better to set the conduction angle to 144 degrees. It can transmit a large amount of power. That is, assuming that 0 to 180 degrees is a range in which the conduction angle can be taken, when there are a plurality of conduction angle candidates, it is preferable to use the larger conduction angle from the viewpoint of the amount of power transmission. That is, when suppressing the Nth harmonic, by maintaining the conduction angle at 180 × (N-1) / N degree, it is possible to suppress the target harmonic and transmit a larger power. ..
一方、必要な低減量を得られるならば、必ずしも、漏洩磁界を最も低減することが可能な角度に導通角を維持しなくともよい。例えば、3次高調波を低減させたい場合に、導通角を120度に正確に合わせる必要はなく、導通角を135度に合わせても必要とする低減量が得られるならば135度に合わせてもよい。120度と135度を比較すると、基本波の振幅は135度の方が高い。基本波の振幅が高いほうが大きな電力を送電することができるため、送電を行う際の電力効率の観点から、導通角を135度にすることも考えられる。 On the other hand, if the required reduction amount can be obtained, it is not always necessary to maintain the conduction angle at an angle at which the leakage magnetic field can be most reduced. For example, when it is desired to reduce the third harmonic, it is not necessary to accurately adjust the conduction angle to 120 degrees, and if the required reduction amount can be obtained even if the conduction angle is adjusted to 135 degrees, adjust it to 135 degrees. May be good. Comparing 120 degrees and 135 degrees, the amplitude of the fundamental wave is higher at 135 degrees. Since the larger the amplitude of the fundamental wave, the larger the power can be transmitted, it is conceivable to set the conduction angle to 135 degrees from the viewpoint of power efficiency when transmitting power.
また、導通角を固定値で維持するのではなく、所定の範囲内で収めるようにしてもよい。例えば、導通角を135度に合わせても必要な低減量が得られるならば、120度から135度までの範囲を許容範囲として、当該許容範囲内で導通角を維持してもよい。このようにすると、導通角を許容範囲内で調整することにより、伝送する電力を増減させることができる。このように、送電電力、電力効率、漏洩磁界の低減量などの様々な要素を考慮して、導通角に対する制御内容を決定すればよい。例えば、3次高調波を最大値の1/3以下に抑圧したい場合では、図7から分かるように、導通角が120度の前後10度の範囲であれば目的を達することができる。ゆえに、110度から130度の範囲を許容範囲として、当該許容範囲内で導通角を維持してもよい。このように、どの程度導通角を維持するかは、周囲の環境などに応じて調整されてよい。 Further, the conduction angle may be kept within a predetermined range instead of being maintained at a fixed value. For example, if the required reduction amount can be obtained even if the conduction angle is adjusted to 135 degrees, the conduction angle may be maintained within the allowable range with the allowable range from 120 degrees to 135 degrees. By doing so, the power to be transmitted can be increased or decreased by adjusting the conduction angle within the allowable range. In this way, the control content for the conduction angle may be determined in consideration of various factors such as the transmitted power, the power efficiency, and the amount of reduction of the leakage magnetic field. For example, when it is desired to suppress the third harmonic to 1/3 or less of the maximum value, as can be seen from FIG. 7, the object can be achieved if the conduction angle is in the range of 10 degrees before and after 120 degrees. Therefore, the conduction angle may be maintained within the permissible range with the permissible range of 110 degrees to 130 degrees. In this way, how much the conduction angle is maintained may be adjusted according to the surrounding environment and the like.
導通角の変動の許容範囲は、漏洩磁界の許容可能な低減量に応じて、予め定めておけばよい。なお、図7に示すように、高調波は振幅のピークを複数有するため、許容範囲は、最大でも振幅のピークの一つから次の振幅のピークまでの角度となる。つまり、記号MをN未満の奇数とすると、導通角の許容範囲は、M×180/Nから(M+2)×180/Nまでの範囲となる。 The permissible range of fluctuation of the conduction angle may be predetermined according to the permissible reduction amount of the leakage magnetic field. As shown in FIG. 7, since the harmonic has a plurality of amplitude peaks, the allowable range is the angle from one of the amplitude peaks to the next amplitude peak at the maximum. That is, assuming that the symbol M is an odd number less than N, the allowable range of the conduction angle is in the range from M × 180 / N to (M + 2) × 180 / N.
なお、周波数ホッピングによる周波数の遷移間隔は、遷移数、拡散帯域幅などにも左右されるが、概ね、50μ秒~500μ秒ごとに行われることが想定される。ゆえに、遷移値、遷移タイミング、駆動信号の位相差などの設定値は、制御が煩雑となるのを避けるためにも、予め算出しておくほうが好ましい。周波数ホッピングの実行中に、これらの設定値を都度算出してもよいが、その場合、本実施形態の送電装置1を実装した汎用的なコンピュータ装置の処理能力にとって非常に短い間隔において、メインのCPU(Central Processing Unit)からハードウェアレジスタへの書き込みが頻繁に発生してしまう。周波数ホッピング中に、その都度レジスタを変更することは、CPUの処理能力、メモリへの書き込みの帯域の多くを、周波数ホッピングの処理に割くこととなり、好ましくない。
The frequency transition interval due to frequency hopping depends on the number of transitions, the diffusion bandwidth, and the like, but it is assumed that the frequency transition interval is approximately every 50 μs to 500 μs. Therefore, it is preferable to calculate the set values such as the transition value, the transition timing, and the phase difference of the drive signal in advance in order to avoid complicated control. These settings may be calculated each time during frequency hopping, but in that case the main at intervals very short for the processing power of the general
例えば、遷移値、周波数を維持する期間長、周波数を変更する際のクロック分周比、周波数を変更する際の駆動信号の位相差、などの値をメモリテーブルに記憶し、遷移値の遷移の順番はハードウェア上に実装してもよい。メインCPUからメモリテーブルに設定値を書き込む場合は、送電開始前といったメインCPUの負荷が軽い状態において、実施されることが望ましい。こうすることにより、メインCPUからの周波数ホッピングの実行を指示する信号を合図に、ハードウェアにより、自動で周波数ホッピングおよび導通角の制御の処理を行うことができる。 For example, values such as the transition value, the period length for maintaining the frequency, the clock division ratio when changing the frequency, and the phase difference of the drive signal when changing the frequency are stored in the memory table, and the transition of the transition value is stored. The order may be implemented on the hardware. When writing the set value from the main CPU to the memory table, it is desirable that the setting value is written in a state where the load on the main CPU is light, such as before the start of power transmission. By doing so, it is possible to automatically perform frequency hopping and conduction angle control processing by the hardware, using the signal instructing the execution of frequency hopping from the main CPU as a signal.
あるいは、メインCPUとは別に、周波数ホッピングおよび導通角の制御を行う専用の回路、例えばDSP(Digital Signal Processor)、を送電回路内に設置してもよい。このように、メインCPUとは独立した、ハードウェア、DSP、メモリなどから成る演算ユニットにより、周波数ホッピングおよび導通角の制御の処理を実行させることが好ましい。 Alternatively, a dedicated circuit for controlling frequency hopping and conduction angle, for example, a DSP (Digital Signal Processor), may be installed in the power transmission circuit separately from the main CPU. As described above, it is preferable that the processing of frequency hopping and conduction angle control is executed by an arithmetic unit composed of hardware, DSP, memory, etc., which is independent of the main CPU.
このようにして、駆動信号出力部14は、周波数ホッピングと、インバータ13の導通角の維持と、を行うための駆動信号を出力することが可能になる。
In this way, the drive
送電コイルユニット15は、高周波電流が流れることにより磁界を発生させる。送電コイルユニット15から発生した磁界が、受電コイルユニット21に到達すると、送電コイルユニット15と受電コイルユニット21との間で相互結合が生じる。これにより、受電コイルユニット21は、送電コイルユニット15から電力を受け取ることができる。このようにして、非接触で電力が伝送される。なお、送電コイルユニット15のコイルの種類は、ソレノイド型およびスパライラル型のいずれの型でもよい。
The power
送電コイルユニット15は、コイルだけでもよいが、図1に示すように、キャパシタを備えていてもよい。コイルとインバータ13との間に接続されたキャパシタは補償回路として動作する。つまり、キャパシタは、高周波電流が当該コイルに送られる前の力率改善、電流と電圧の位相差軽減などを目的に、高周波電流を補償する。なお、図1では、キャパシタがコイルに直列に接続されているが、並列に接続されてもよい。また、インバータ13と送電コイルユニット15との間に高次の漏洩磁界を低減する目的などでフィルタが挿入されていてもよい。
The power
以上のようにして、送電装置1は、周波数ホッピングと、インバータ13の導通角の維持と、の両方を行う。周波数ホッピングだけを行うと、導通角が変化し、対象とするN次高調波の漏洩磁界の強度が上限値を超えてしまう恐れがあるが、周波数ホッピングの前後で、導通角を固定値または許容範囲内に維持することにより、N次高調波の漏洩磁界の強度を抑えたままにすることができる。こうして、送電装置1は、基本波および高調波の両方に対して、漏洩磁界を抑えつつ、受電装置2に対し送電を行うことができる。
As described above, the
受電装置2は、相互誘導により受電コイルに生じた電力を受け取る。具体的には、受電コイルユニット21に高周波電流が生じる。受電コイルユニット21のコイルの種類は、送電コイルユニット15と同様、いずれの型でもよい。
The
整流部22は、受電コイル21からの高周波電流を整流する。図1では、フルブリッジのダイオードにより構成された例が示されているが、構成はこの例に限られるわけではない。また、整流後の電流は、リップル成分を多く含む。ゆえに、リップルを除去するために、整流部22は、キャパシタ、インダクタ、またはこれらの組み合わせからなるリップル除去回路を含んでいてもよい。また、整流後に電圧変換を行うDC-DCコンバータが整流部22に接続されていてもよい。
The rectifying
そして、整流部22から出力される直流電流は電力供給先に供給される。電力供給先は、バッテリー、他の電気装置などが想定される。電力供給先は受電装置2の内部でも外部でもよい。
Then, the direct current output from the rectifying
以上のように、第1の実施形態によれば、周波数ホッピングが行われてもインバータ13の導通角が一定に保たれるように、周波数の遷移と同じタイミングで、駆動信号の位相差またはデューティー比が調整される。これにより、基本波および高調波の両方に対して、漏洩磁界の低減効果を得ることができる。
(第2の実施形態)
As described above, according to the first embodiment, the phase difference or duty of the drive signal is maintained at the same timing as the frequency transition so that the conduction angle of the
(Second embodiment)
図8は、第2の実施形態に係る電力伝送システムの一例を示すブロック図である。第2の実施形態の送電装置1は、送電制御部16と、DC/DCコンバータ17と、をさらに備える。送電制御部16により、第2の実施形態は、第1の実施形態よりも、低減効果の精度などが向上する。
FIG. 8 is a block diagram showing an example of the power transmission system according to the second embodiment. The
また、第1の実施形態でも説明したように、導通角の制御の目的とする高調波以外の高調波の漏洩磁界を低減するために、送電装置1および受電装置2がノッチフィルタを、さらに備えていてもよい。図8では、ノッチフィルタを備えた例を示している。送電装置1のノッチフィルタ18は、インバータ13の出力側と送電コイルユニット15との間に設けられている。受電装置2のノッチフィルタ23は、受電コイルユニット21と整流部22との間に設けられている。なお、第1の実施形態がノッチフィルタ18および23を備えていてもよい。
Further, as described in the first embodiment, the
ノッチフィルタ18および23は所定の高調波の漏洩磁界を抑圧する。ゆえに、ノッチフィルタ18が対象としていない高調波を導通角の制御により抑圧すればよい。例えば、ノッチフィルタ18の抑圧の対象が3次高調波である場合は、インバータ13の導通角を144度に設定することにして5次の高調波を抑圧してもよい。このようにして、これにより、基本波および全ての高調波の漏洩磁界を満遍なく低減させることができる。
The notch filters 18 and 23 suppress the leakage magnetic field of a predetermined harmonic. Therefore, the harmonics not targeted by the
送電制御部16は、駆動信号出力部14に対し、周波数ホッピングおよび導通角制御の実施の可否を指示する。言い換えると、送電制御部16は、駆動信号出力部14に対し、高周波電流の周波数の周期的な変更、および、高周波電流の波形の変更の少なくともいずれかの実施に関する指示を行う。これにより、周波数ホッピングおよび導通角制御のいずれか一方を実施し、他方を実施しないといった場合に対応することができる。
The power
例えば、送電制御部16は、送電装置1の筐体の外側に設けられてユーザにより操作されるスイッチによる電気信号を受け付けて、当該電気信号に基づき、周波数ホッピングおよび導通角制御の実施の可否を判断してもよい。あるいは、後述する所定の電力閾値などに基づき、高周波電流の値から実施可否を判断してもよい。そして、実施可否の判断結果に基づき、処理の開始信号(開始指示)または停止信号(停止指示)を、駆動信号出力部14に出力する。当該信号を受け付けて、駆動信号出力部は、送電制御部16の指示内容に応じた周波数または波形の駆動信号を出力する。これにより、インバータにて、高周波電流の周波数の周期的な変更、および、高周波電流の波形の変更、の少なくともいずれかが開始または停止される。
For example, the power
また、送電制御部16は、DC/DCコンバータ17に対し、送電電力の増減を指示する。DC/DCコンバータ17は、AC/DCコンバータ12と、インバータ13との間に設けられている。DC/DCコンバータ17は、自身を流れる直流電流のデューティー比を調整することにより、当該直流電流を所望の電圧値に昇圧または降圧することができる。前述のように導通角を維持すると、インバータ13の出力電力が減少する。しかし、送電制御部16がDC/DCコンバータ17に対して出力電力、つまりインバータ13に対する入力電圧の値VINを増減させる指示を与えることにより、送電電力を補償することが可能である。なお、説明の便宜上、第2の実施形態がDC/DCコンバータ17を備えているが、第1の実施形態がDC/DCコンバータ17を備えていてもよい。
Further, the power
送電装置1は、通常、所定のダイナミックレンジにおいて送電を行う。本実施形態では、このダイナミックレンジを、AC/DCコンバータ12による電力増減と、インバータ13による電力増減と、の2つに分割することができる。これにより、個々のダイナミックレンジを狭くすることができ、回路設計を容易にすることができる。
The
前述の通り、導通角を調整することにより、出力電力の増減を制御することができる。例えば、導通角を15度から180度の間で調整してもよい場合、基本波の振幅をおおよそ0.1から1.0の範囲で制御することができるが、これはインバータ13による出力電力を対応する範囲において制御可能であることを示す。
As described above, the increase / decrease of the output power can be controlled by adjusting the conduction angle. For example, if the conduction angle may be adjusted between 15 and 180 degrees, the amplitude of the fundamental wave can be controlled in the range of approximately 0.1 to 1.0, which is the output power of the
例えば、全体で0から120kWのダイナミックレンジにおいて送電を行う場合において、AC/DCコンバータ12に70kW(マージン10kW含む)のダイナミックレンジを割り当て、インバータ13に70kW(マージン10kW含む)のダイナミックレンジを割り当てるとする。この場合、インバータ13単体に120kWのダイナミックレンジを確保するよりもインバータ13素子への負担が軽くなり、回路設計が容易になる。また、漏洩磁界の低減量を最大にするため、インバータ13により電力を調整できない場合でも、AC/DCコンバータ12により電力増減を行うことができる。
For example, when power transmission is performed in a dynamic range of 0 to 120 kW as a whole, a dynamic range of 70 kW (including a margin of 10 kW) is assigned to the AC /
また、一般的に非接触給電システムは、基本周波数近辺の共振特性を用いて電力伝送を行っており、周波数ごとに、異なる振幅となる振幅特性を有している。そのため、周波数ホッピングを行うと、各周波数で得られる出力電力が周波数振幅特性に依存し、受電コイルユニット21が受け取った高周波電流が周波数の変更に伴って増減して波打ち、リップルが発生する場合がある。
Further, in general, a non-contact power feeding system transmits power by using a resonance characteristic in the vicinity of the fundamental frequency, and has an amplitude characteristic having a different amplitude for each frequency. Therefore, when frequency hopping is performed, the output power obtained at each frequency depends on the frequency amplitude characteristic, and the high frequency current received by the power receiving
出力電力が安定した後では、フィードバック制御を掛けるなどの方法によって、リップルを同定して補償することができる。しかし、出力電力が安定する前の上昇過程では、出力電力自体の増加と、リップルによる電力の増減変動とを区別することが困難であり、リップルの除去は、複雑な制御が必要となる。 After the output power is stable, the ripple can be identified and compensated by a method such as applying feedback control. However, in the ascending process before the output power stabilizes, it is difficult to distinguish between the increase in the output power itself and the increase / decrease fluctuation of the power due to the ripple, and the removal of the ripple requires complicated control.
そこで、本実施形態では、電力の立上げ時に、なるべくリップルが発生しないように制御する。具体的には、周波数ホッピングの開始のための電力閾値を設け、送電制御部16は、出力電力が当該電力閾値を越えてから、周波数ホッピングの実行を駆動信号出力部14に指示する。駆動信号出力部14は、当該指示を受け付けると、周波数ホッピングのための駆動信号を出力する。これにより、周波数ホッピングが開始される。
Therefore, in the present embodiment, control is performed so that ripples do not occur as much as possible when the electric power is started up. Specifically, a power threshold value for starting frequency hopping is provided, and the power
また。導通角の制御についても同様に、導通角制御開始のための電力閾値を設け、送電制御部16は、出力電力が当該電力閾値を越えてから、導通角を所定値にするように、駆動信号出力部14に指示してもよい。導通角を最初から固定してしまうと、インバータ13による電力調整はできなくなる。ゆえに、導通角を所定値に固定する場合でも、出力電力が閾値を越えるまでは電力調整が行えるようにしてもよい。
Also. Similarly, for the control of the conduction angle, a power threshold value for starting the conduction angle control is provided, and the power
なお、出力電力が電力閾値を越えたか否かを判断するよりも、電流値など、電力と相関があり計測が容易なものを用いて、判断してもよい。例えば、図8に示すように、インバータ13の電流が送電制御部16に入力されるようにし、送電制御部16が電流値を測定してもよい。
Rather than determining whether or not the output power exceeds the power threshold value, it may be determined using a current value or the like that has a correlation with the electric power and is easy to measure. For example, as shown in FIG. 8, the current of the
周波数ホッピングおよび導通角制御の開始を制御する場合の処理の流れについて説明する。図9は、周波数ホッピングおよび導通角制御の開始を制御する場合の処理の概略フローチャートを示す図である。図10は、周波数ホッピングおよび導通角制御の開始を制御した場合におけるコイルユニットの電流の推移を示す図である。ここでは、電流値を用いて制御する。また、目標電流値を120Aとし、周波数ホッピングに対する電力閾値は目標電流値の半分である60Aとしている。導通角に対する電力閾値は、3次高調波の抑制を最大とすることを想定して、導通角が120度のときの電流値80Aとしている。また、送電開始時における導通角の初期値は15度としている。これらの値は、特に限られるものではなく、適宜に変えられてよい。 The flow of processing when controlling the start of frequency hopping and conduction angle control will be described. FIG. 9 is a diagram showing a schematic flowchart of processing in the case of controlling the start of frequency hopping and conduction angle control. FIG. 10 is a diagram showing a transition of the current of the coil unit when the start of frequency hopping and conduction angle control is controlled. Here, the current value is used for control. Further, the target current value is set to 120 A, and the power threshold value for frequency hopping is set to 60 A, which is half of the target current value. The power threshold value for the conduction angle is set to a current value of 80 A when the conduction angle is 120 degrees, assuming that the suppression of the third harmonic is maximized. Further, the initial value of the conduction angle at the start of power transmission is set to 15 degrees. These values are not particularly limited and may be changed as appropriate.
送電制御部16が、送電を開始するように駆動信号出力部14に指示し(S101)、駆動信号出力部14が駆動信号の出力を開始する(S102)。これにより、インバータ13から送電コイルユニット15に電流が流れ始める。なお、駆動信号出力部14は、当該電流が導通角の電力閾値に到達するまでは、導通角が初期値から増加し続けるように、駆動信号の波形を変更していく。これにより、高周波電流の電流値が上昇し続ける。なお、導通角の増加量は予め定めておけばよい。また、周波数ホッピングの開始は送電制御部16により指示されておらず、周波数ホッピングはまだ行われない。ゆえに、リップルは発生しない。
The power
高周波電流の電流値が周波数ホッピングの電力閾値である60Aに到達したことを検知すると、送電制御部16が周波数ホッピングの開始(周波数ホッピングON)を駆動信号出力部14に指示する(S103)。当該指示により、駆動信号出力部14が、所定間隔において、各駆動信号の周期の変更を開始する(S104)。これにより、周波数ホッピングが開始される。導通角の増加は続くため、電流は上昇を続ける。
When it is detected that the current value of the high frequency current has reached the power threshold of 60A for frequency hopping, the power
高周波電流の電流値が導通角制御の電力閾値である80Aに到達したことを検知すると、送電制御部16が導通角の維持を駆動信号出力部14に指示する(S105)。駆動信号出力部14は、当該指示を受けて、導通角が120度のままになるように、駆動信号を調整する(S106)。こうして、導通角が維持される。
When it is detected that the current value of the high-frequency current reaches 80 A, which is the power threshold value for controlling the conduction angle, the power
導通角が固定されると、インバータ13による電流の増加がなくなるため、送電制御部16は、AC/DCコンバータ12の出力電力が増加するように制御する(S107)。これにより、高周波電流の電流値の上昇が維持される。
When the conduction angle is fixed, the increase in the current due to the
高周波電流の電流値が目標電流値である120Aに到達したことを検知すると、送電制御部16は、AC/DCコンバータ12の出力電力が一定値となるように制御する(S108)。こうして、周波数ホッピングおよび導通角の維持の両方を行いつつ、目標電流値の電流を得ることができる。
When it is detected that the current value of the high frequency current has reached the target current value of 120 A, the power
なお、高周波電流の電流値が目標電流値に到達した後に、送電制御部16は、高周波電流の実際の値と目標値との差分に基づき、インバータ13の導通角を変動(増減)させるように、駆動信号出力部14に指示してもよい。前記駆動信号出力部は、当該指示を受けたときは、M×180/Nから(M+2)×180/Nまでの範囲内で、インバータの導通角を、当該差分がなくなる方向に増加または減少するように、前記駆動信号の波形を変更する。これにより、高周波電流の変動が抑えられて、安定した電力伝送を行うことができる。
After the current value of the high frequency current reaches the target current value, the power
なお、目標電流値に到達した後の電力の増減は、AC/DCコンバータ12により行われてもよい。しかし、その場合、電力の増減を司るコンバータと、周波数ホッピングを司るインバータ13との間において、時定数の差があると、両方の制御を同期させても、時定数の違いにより応答が異なってしまう。さらに、時定数は、装置の温度変化、コイルの状態などにも応じて変化してしまうため、安定化のために、時々刻々と変化する時定数を考慮した制御を行わなければならなくなる。ゆえに、出力電力が目標電力に到達した後では、AC/DCコンバータ12はなく、導通角の制御により電力値の調整を行うのが好ましい。また、導通角を許容範囲外に設定しないと目標電流値の維持が出来ないときはAC/DCコンバータ12を用い、それ以外のときは、導通角の制御により電力値の調整を行うとしてもよい。
The increase / decrease in power after reaching the target current value may be performed by the AC /
以上のように、第2の実施形態によれば、送電制御部16により、周波数ホッピングおよびを導通角の制御の実施期間を、電力などに応じて決定することができる。これにより、電力の立上げ時において、リップルの発生を防ぐことができる。
As described above, according to the second embodiment, the power
なお、本実施形態の各処理は専用の回路で実現されることを想定しているが、周波数を変更するタイミングの指定など、回路の制御に関する処理は、CPUがメモリに格納されたプログラムを実行することにより実現されてもよい。 It is assumed that each process of the present embodiment is realized by a dedicated circuit, but the CPU executes a program stored in the memory for the process related to the circuit control such as the specification of the timing to change the frequency. It may be realized by doing.
上記に、本発明の一実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although one embodiment of the present invention has been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
1 送電装置
11 AC電源
12 AC/DCコンバータ
13 インバータ
14 駆動信号出力部
15 送電コイルユニット(共振子)
16 送電制御部
17 DC/DCコンバータ
18 送電側ノッチフィルタ
2 受電装置
21 受電コイルユニット(共振子)
22 整流部
23 受電側ノッチフィルタ
1
16 Power
22
Claims (15)
直流電流から高周波電流を生成するインバータと、
前記インバータを駆動させる駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
前記高周波電流が流れることにより、前記磁界を発生させる送電コイルと、
を備え、
前記インバータが、前記駆動信号に基づき、前記高周波電流の周波数を周期的に変更し、
前記インバータが、前記駆動信号に基づき、前記高周波電流の周波数が変更される前の導通角と変更された後の導通角が一定になるように、前記高周波電流の波形を変更する
送電装置。 A power transmission device that transmits electric power by a magnetic field.
Inverters that generate high-frequency current from direct current and
A drive signal output unit that outputs a drive signal for driving the inverter,
A power transmission coil that generates the magnetic field when the high-frequency current flows,
Equipped with
The inverter periodically changes the frequency of the high frequency current based on the drive signal.
A power transmission device in which the inverter changes the waveform of the high-frequency current based on the drive signal so that the conduction angle before the frequency of the high-frequency current is changed and the conduction angle after the change are constant .
前記駆動信号出力部が、前記駆動信号のデューティー比を変更することにより、前記高周波電流の波形が変更される
請求項1に記載の送電装置。 By periodically changing the frequency of the drive signal by the drive signal output unit, the frequency of the high frequency current is periodically changed.
The power transmission device according to claim 1, wherein the drive signal output unit changes the waveform of the high-frequency current by changing the duty ratio of the drive signal.
前記駆動信号出力部が、前記駆動信号の位相差を変更することにより、前記高周波電流の波形が変更される
請求項1に記載の送電装置。 By periodically changing the frequency of the drive signal by the drive signal output unit, the frequency of the high frequency current is periodically changed.
The power transmission device according to claim 1, wherein the drive signal output unit changes the waveform of the high-frequency current by changing the phase difference of the drive signal.
前記インバータの導通角が、前記高周波電流の周波数が変更される前後において、180×(N-1)/Nの角度に維持されることにより、N次高調波の漏洩磁界を低減する
請求項1ないし3のいずれか一項に記載の送電装置。 When N is defined as an odd number,
Claim 1 to reduce the leakage magnetic field of the Nth harmonic by maintaining the conduction angle of the inverter at an angle of 180 × (N-1) / N before and after the frequency of the high frequency current is changed. Or the power transmission device according to any one of 3.
請求項1ないし3のいずれか一項に記載の送電装置。 Any one of claims 1 to 3 in which the third harmonic of the magnetic field is reduced by maintaining the conduction angle of the inverter at around 120 degrees before and after the frequency of the high frequency current is changed. The power transmission device described in.
前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子は、直列に接続されて、第1レグを構成し、
前記第3スイッチング素子および前記第4スイッチング素子は、直列に接続されて、第2レグを構成し、
前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との接続ノードが前記送電コイルの一端に接続され、
前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子との接続ノードが前記送電コイルの他端に接続され、
前記第1スイッチング素子の前記第2スイッチング素子と接続されていないほうの一端と、前記第3スイッチング素子の前記第4スイッチング素子と接続されていない一端と、に前記直流電流が入力され、
前記第1から第4のスイッチング素子が、それぞれに対応する駆動信号に基づきスイッチングを行うことにより、前記直流電流から前記高周波電流が生成される
請求項1ないし5のいずれか一項に記載の送電装置。 The inverter is a single-phase full-bridge inverter composed of first to fourth switching elements.
The first switching element and the second switching element are connected in series to form a first leg.
The third switching element and the fourth switching element are connected in series to form a second leg.
A connection node between the first switching element and the second switching element is connected to one end of the power transmission coil .
A connection node between the third switching element and the fourth switching element is connected to the other end of the power transmission coil .
The direct current is input to one end of the first switching element that is not connected to the second switching element and one end of the third switching element that is not connected to the fourth switching element.
The power transmission according to any one of claims 1 to 5, wherein the high frequency current is generated from the direct current by switching based on the drive signals corresponding to the first to fourth switching elements. Device.
前記第3スイッチング素子に対する第3駆動信号は、前記第4スイッチング素子に対する第4駆動信号を反転した信号であり、
前記駆動信号出力部が前記第1駆動信号と前記第3駆動信号のデューティー比の差を変更することにより、前記インバータの導通角を調整する
請求項6に記載の送電装置。 The first drive signal for the first switching element is a signal obtained by inverting the second drive signal for the second switching element.
The third drive signal for the third switching element is a signal obtained by inverting the fourth drive signal for the fourth switching element.
The power transmission device according to claim 6, wherein the drive signal output unit adjusts the conduction angle of the inverter by changing the difference in the duty ratio between the first drive signal and the third drive signal.
前記第3スイッチング素子に対する第3駆動信号は、前記第4スイッチング素子に対する第4駆動信号を反転した信号であり、
前記駆動信号出力部が前記第1駆動信号と前記第3駆動信号の位相差を変更することにより、前記インバータの導通角を調整する
請求項6に記載の送電装置。 The first drive signal for the first switching element is a signal obtained by inverting the second drive signal for the second switching element.
The third drive signal for the third switching element is a signal obtained by inverting the fourth drive signal for the fourth switching element.
The power transmission device according to claim 6, wherein the drive signal output unit adjusts the conduction angle of the inverter by changing the phase difference between the first drive signal and the third drive signal.
前記駆動信号出力部が、前記指示の内容に応じた周波数または波形の駆動信号を出力することにより、前記インバータによる、前記高周波電流の周波数の周期的な変更、および、前記高周波電流の波形の変更、の少なくともいずれかが開始または停止される
請求項1ないし8のいずれか一項に記載の送電装置。 Further provided with a power transmission control unit that instructs the drive signal output unit to start or stop at least one of the periodic change of the frequency of the high frequency current and the change of the waveform of the high frequency current based on the high frequency current. ,
The drive signal output unit outputs a drive signal having a frequency or a waveform according to the content of the instruction, whereby the frequency of the high-frequency current is periodically changed by the inverter and the waveform of the high-frequency current is changed. The power transmission device according to any one of claims 1 to 8, wherein at least one of the above is started or stopped.
請求項9に記載の送電装置。 When the transmission control unit detects that the value of the high-frequency current has reached the first threshold value, the drive signal output unit is instructed to start periodically changing the frequency of the high-frequency current. The power transmission device according to claim 9, wherein the drive signal output unit starts changing the cycle of the drive signal at a predetermined timing after receiving the start instruction.
前記駆動信号出力部が、前記停止指示を受けるまでは、前記インバータの導通角を増加し続けるように、前記駆動信号の波形を変更する
請求項9または10に記載の送電装置。 When the power transmission control unit detects that the value of the high frequency current has reached the second threshold value, the drive signal output unit is instructed to stop changing the waveform of the high frequency current.
The power transmission device according to claim 9 or 10, wherein the waveform of the drive signal is changed so that the conduction angle of the inverter is continuously increased until the drive signal output unit receives the stop instruction.
前記駆動信号出力部が、M×180/Nから(M+2)×180/Nまでの範囲内に前記インバータの導通角が収まるように、前記駆動信号の波形を変更する
請求項9ないし11のいずれか一項に記載の送電装置。 When N is defined as an odd number and M is defined as an odd number less than N, the conduction angle of the inverter is set within the range from M × 180 / N to (M + 2) × 180 / N in the drive signal output unit. The power transmission device according to any one of claims 9 to 11, wherein the waveform of the drive signal is changed.
前記送電制御部が、前記高周波電流の値と目標値との差分に基づき、前記駆動信号出力部に対し、前記インバータの導通角の増減指示を行い、
前記駆動信号出力部が、前記増減指示を受けたときに、M×180/Nから(M+2)×180/Nまでの範囲内で、前記インバータの導通角を、前記差分がなくなる方向に増加または減少するように、前記駆動信号の波形を変更する
請求項9ないし11のいずれか一項に記載の送電装置。 When N is defined as an odd number and M is defined as an odd number less than N, the power transmission control unit determines the conduction angle of the inverter with respect to the drive signal output unit based on the difference between the high frequency current value and the target value. Instruct to increase or decrease
When the drive signal output unit receives the increase / decrease instruction, the conduction angle of the inverter is increased or increased in the direction in which the difference disappears within the range from M × 180 / N to (M + 2) × 180 / N. The power transmission device according to any one of claims 9 to 11, wherein the waveform of the drive signal is changed so as to decrease.
前記送電制御部が、前記直流電源生成部に対し、前記直流電流の電圧の増減を指示する
請求項9ないし13のいずれか一項に記載の送電装置。 Further provided with a DC power supply generator for generating the DC current,
The power transmission device according to any one of claims 9 to 13, wherein the power transmission control unit instructs the DC power generation unit to increase or decrease the voltage of the DC current.
前記送電装置は、
直流電流から高周波電流を生成するインバータと、
前記インバータを駆動させる駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
前記高周波電流が流れることにより、磁界を発生する送電コイルと、
を備え、
前記受電装置は、
前記磁界により高周波電流を生成する受電コイルユニット
を備え、
前記インバータが、前記駆動信号に基づき、前記インバータの高周波電流の周波数を周期的に変更し、
前記インバータが、前記駆動信号に基づき、前記高周波電流の周波数が変更される前の導通角と変更された後の導通角が一定になるように、前記インバータの高周波電流の波形を変更する
電力伝送システム。 It is a power transmission system that is equipped with a power transmission device and a power receiving device and transmits power in a non-contact manner.
The power transmission device
Inverters that generate high-frequency current from direct current and
A drive signal output unit that outputs a drive signal for driving the inverter,
A power transmission coil that generates a magnetic field due to the flow of the high-frequency current,
Equipped with
The power receiving device is
A power receiving coil unit that generates a high-frequency current from the magnetic field is provided.
The inverter periodically changes the frequency of the high frequency current of the inverter based on the drive signal.
Power transmission in which the inverter changes the waveform of the high-frequency current of the inverter based on the drive signal so that the conduction angle before the frequency of the high-frequency current is changed and the conduction angle after the change are constant. system.
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