JP2003047245A - Electric vehicle power supply apparatus - Google Patents

Electric vehicle power supply apparatus

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JP2003047245A
JP2003047245A JP2001231720A JP2001231720A JP2003047245A JP 2003047245 A JP2003047245 A JP 2003047245A JP 2001231720 A JP2001231720 A JP 2001231720A JP 2001231720 A JP2001231720 A JP 2001231720A JP 2003047245 A JP2003047245 A JP 2003047245A
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Japan
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switching
electric vehicle
power supply
voltage
current
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JP2001231720A
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Hirotada Kira
浩忠 吉良
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce switching losses produced by switching devices in an electric vehicle power supply apparatus and to improve a conversion efficiency of the apparatus in a high frequency switching state. SOLUTION: An inverter circuit comprises four switching devices SA, SB, SC, and SD connected to a full bridge. The inverter circuit is controlled so as to have the switching devices SA, SB, SC, and SD turned on or off when voltages or currents applied to the switching devices SA, SB, SC, and SD are zero.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電車線を入力とす
るDC/DCコンバータ絶縁回路から構成され、スイッ
チングデバイスが一定の周波数でスイッチングし、入力
の直流電圧の変動と負荷容量の変動に対して出力電圧を
一定に制御する電気車用電源装置に係り、特にスイッチ
ングデバイスによるスイッチング損失を低減させて、高
周波スイッチング時における装置の変換効率を高めるよ
うにした電気車用電源装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention comprises a DC / DC converter insulation circuit having a train line as an input, and a switching device switches at a constant frequency to prevent fluctuations in the input DC voltage and fluctuations in the load capacitance. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply device for an electric vehicle that controls an output voltage at a constant level, and more particularly to a power supply device for an electric vehicle that reduces switching loss due to a switching device and enhances conversion efficiency of the device during high frequency switching.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、電気車用電源装置の一つとし
て、電車線を入力とするDC/DCコンバータ絶縁回路
から構成され、スイッチングデバイスが一定の周波数で
スイッチングし、入力の直流電圧の変動と負荷容量の変
動に対して出力電圧を一定に制御する電源装置が用いら
れてきている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as one of electric power supply devices for electric vehicles, a DC / DC converter insulation circuit having a train line as an input is used, and a switching device switches at a constant frequency to cause fluctuations in input DC voltage. Power supply devices have been used that control the output voltage to be constant with respect to changes in load capacity.

【0003】図13は、この種の従来の電気車用電源装
置の構成例を示す回路図である。
FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration example of a conventional electric vehicle power supply device of this type.

【0004】図13において、互いに直列に接続された
2つのスイッチングデバイス(SA,SB)3と、この
各スイッチングデバイス3にそれぞれ並列に接続された
スナバ回路5とから第1アームが構成され、互いに直列
に接続された2つのスイッチングデバイス(SC,S
D)4と、この各スイッチングデバイス4にそれぞれ並
列に接続されたスナバ回路5とから第2アームが構成さ
れ、全体としてフルブリッジ接続のインバータ回路が構
成されている。
In FIG. 13, two switching devices (SA, SB) 3 connected in series with each other and a snubber circuit 5 connected in parallel with each switching device 3 constitute a first arm, Two switching devices (SC, S connected in series)
D) 4 and the snubber circuit 5 connected in parallel to each switching device 4 constitute a second arm, and as a whole, a full-bridge connection inverter circuit is constituted.

【0005】このインバータ回路の入力側には、入力回
路2を介して、電車線から集電を行なうパンタグラフ1
が接続されている。
On the input side of this inverter circuit, a pantograph 1 for collecting current from a train line via an input circuit 2
Are connected.

【0006】また、インバータ回路の出力側には、絶縁
トランス9の1次側巻線が接続されている。
The primary side winding of the insulation transformer 9 is connected to the output side of the inverter circuit.

【0007】さらに、絶縁トランス9の2次側巻線に
は、フルブリッジに接続された4つのダイオードからな
る整流回路10が接続されている。
Further, to the secondary winding of the insulating transformer 9, a rectifier circuit 10 composed of four diodes connected in a full bridge is connected.

【0008】一方、整流回路10には、それぞれ並列に
スナバ回路5が接続されている。
On the other hand, snubber circuits 5 are connected in parallel to the rectifier circuits 10.

【0009】また、整流回路10およびスナバ回路5に
は、直列にフィルタリアクトル11が接続されている。
A filter reactor 11 is connected in series to the rectifier circuit 10 and the snubber circuit 5.

【0010】さらに、フィルタリアクトル11および整
流回路10には、並列にフィルタコンデンサ12が接続
されている。
Further, a filter capacitor 12 is connected in parallel with the filter reactor 11 and the rectifier circuit 10.

【0011】一方、フィルタコンデンサ12には、並列
にフィルタコンデンサ12の電圧を検出する電圧検出器
13が接続されている。
On the other hand, the filter capacitor 12 is connected in parallel with a voltage detector 13 for detecting the voltage of the filter capacitor 12.

【0012】また、電圧検出器13からの電圧検出信号
14と、入力回路2からの電圧検出信号19とに基づい
て、スイッチングデバイス3,4が一定の周波数でスイ
ッチングし、入力の直流電圧の変動と負荷容量の変動に
対して出力電圧を一定に制御する制御部20が設けられ
ている。
Further, based on the voltage detection signal 14 from the voltage detector 13 and the voltage detection signal 19 from the input circuit 2, the switching devices 3 and 4 switch at a constant frequency to change the input DC voltage. A control unit 20 is provided for controlling the output voltage to be constant with respect to changes in load capacity.

【0013】すなわち、従来の電気車用電源装置におい
ては、スイッチングデバイス3,4および整流回路10
にスナバ回路5をそれぞれ接続して、スイッチングデバ
イス3,4をハードスイッチング(電圧と電流を遮断す
る)するようにしている。
That is, in the conventional electric vehicle power supply device, the switching devices 3 and 4 and the rectifying circuit 10 are provided.
The snubber circuit 5 is connected to the switching devices 3 and 4 so that the switching devices 3 and 4 are hard-switched (voltage and current are cut off).

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の電気車用電源装置においては、スイッチングデバイ
ス3,4および整流回路10内のダイオードをハードス
イッチングするようにしていることから、電圧と電流を
スイッチングデバイス3,4が遮断し、スイッチングデ
バイス3,4および整流回路10内のダイオードの特性
により、オフ時は、電圧上昇時の電圧時間積×電流降下
時の電流時間積、およびオン時は、電圧下降時の電圧時
間積×電流上昇時の電流時間積で求められる1スイッチ
ング当たりの損失のスイッチング周波数倍の損失を発生
させている。
By the way, in the above-mentioned conventional electric vehicle power supply device, since the switching devices 3 and 4 and the diodes in the rectifier circuit 10 are hard-switched, the voltage and the current are changed. The switching devices 3 and 4 cut off, and due to the characteristics of the diodes in the switching devices 3 and 4 and the rectifier circuit 10, when off, the voltage time product when the voltage rises × the current time product when the current drops, and when on, A loss that is twice the switching frequency of the loss per switching, which is obtained by the voltage time product when the voltage drops × the current time product when the current rises, is generated.

【0015】また、ハードスイッチング時には、スナバ
回路5が必要であり、このスナバ回路5からも損失を発
生させている。
Further, at the time of hard switching, the snubber circuit 5 is necessary, and the snubber circuit 5 also causes a loss.

【0016】さらに、スイッチング周波数が低い場合に
は、特に変換効率を低下させるようなことはないが、絶
縁トランス9やフィルタリアクトル11の小型化を目的
として高周波スイッチングをする場合には、周波数に比
例して損失が増加するため、電源装置の変換効率を低下
して、無駄な電力の消費を発生させることになってい
る。
Further, when the switching frequency is low, the conversion efficiency is not particularly lowered, but when high frequency switching is performed for the purpose of downsizing the insulating transformer 9 and the filter reactor 11, it is proportional to the frequency. As a result, the loss increases, so that the conversion efficiency of the power supply device is reduced, resulting in unnecessary power consumption.

【0017】本発明の目的は、スイッチングデバイスに
よるスイッチング損失を低減させて、高周波スイッチン
グ時における装置の変換効率を高めることが可能な電気
車用電源装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an electric vehicle power supply device capable of reducing the switching loss due to the switching device and increasing the conversion efficiency of the device during high frequency switching.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1に対応する発明では、電車線を入力とす
るDC/DCコンバータ絶縁回路から構成され、スイッ
チングデバイスが一定の周波数でスイッチングし、入力
の直流電圧の変動と負荷容量の変動に対して出力電圧を
一定に制御する電気車用電源装置において、互いに直列
に接続された2つの第1のスイッチングデバイスと、当
該各第1のスイッチングデバイスにそれぞれ並列に接続
されたロスレススナバコンデンサとからなる第1アー
ム、および互いに直列に接続された2つの第2のスイッ
チングデバイスと、当該各第2のスイッチングデバイス
にそれぞれ直列に接続された補助リアクトルとからなる
第2アームから構成されたフルブリッジ接続のインバー
タ回路と、1次側巻線に漏れインダクタンスを有する絶
縁トランスと、絶縁トランスの2次側巻線に接続され、
フルブリッジに接続された4つのダイオードからなる整
流回路と、整流回路に直列に接続されたフィルタリアク
トルと、フィルタリアクトルおよび整流回路に並列に接
続されたフィルタコンデンサと、フィルタコンデンサの
電圧を検出する電圧検出手段と、インバータ回路と絶縁
トランスの1次側巻線との間に接続された共振コンデン
サと、電圧検出手段からの電圧検出信号に基づいて2次
電圧を一定に制御するように、各スイッチングデバイス
の通流率および第1アームと第2アームの位相差の時間
を制御し、各スイッチングデバイスがゼロ電流もしくは
ゼロ電圧スイッチングするように、各スイッチングデバ
イスにオン/オフ信号を出力する制御機能を有する制御
手段とを備えている。
In order to achieve the above-mentioned object, in the invention corresponding to claim 1, a switching device is constituted by a DC / DC converter insulation circuit having an electric train line as an input, and the switching device has a constant frequency. In an electric vehicle power supply device that switches and controls an output voltage to a constant value with respect to a change in a DC voltage of an input and a change in a load capacity, two first switching devices connected in series to each other and each of the first switching devices. A first arm composed of a lossless snubber capacitor connected in parallel to each switching device, and two second switching devices connected in series, and each connected in series to each second switching device. Full-bridge connection inverter circuit composed of a second arm composed of an auxiliary reactor and a primary side winding An insulating transformer having a leakage inductance, is connected to the secondary coil of a transformer,
A rectifier circuit consisting of four diodes connected to the full bridge, a filter reactor connected in series with the rectifier circuit, a filter capacitor connected in parallel with the filter reactor and the rectifier circuit, and a voltage that detects the voltage of the filter capacitor. Each of the switching means is configured so that the detection means, the resonance capacitor connected between the inverter circuit and the primary winding of the isolation transformer, and the secondary voltage is controlled to be constant based on the voltage detection signal from the voltage detection means. A control function that controls the conduction ratio of the device and the time of the phase difference between the first arm and the second arm, and outputs an on / off signal to each switching device so that each switching device performs zero current or zero voltage switching. And a control unit having the same.

【0019】従って、請求項1に対応する発明の電気車
用電源装置においては、以上のような手段を講じること
により、インバータ回路を構成する4つのスイッチング
デバイスは、全てゼロ電流、もしくはゼロ電圧によるス
イッチングを繰り返すため、スイッチング損失をほぼゼ
ロでスイッチングを行なうことができ、スイッチングデ
バイスによる損失を低減させて、高周波スイッチング時
における装置の変換効率を高めることができる。
Therefore, in the electric vehicle power supply device of the invention corresponding to claim 1, by taking the above-mentioned means, all the four switching devices constituting the inverter circuit are driven by zero current or zero voltage. Since the switching is repeated, the switching can be performed with almost zero switching loss, the loss due to the switching device can be reduced, and the conversion efficiency of the device at the time of high frequency switching can be increased.

【0020】また、請求項2に対応する発明では、上記
請求項1に対応する発明の電気車用電源装置において、
インバータ回路の出力電流を検出する電流検出手段を付
加し、電流検出手段からの電流検出信号に基づいて第1
アーム側のオン時間と第2アーム側のオフ時間との位相
差制御を微調整する機能を、制御手段に付加している。
Further, according to the invention corresponding to claim 2, in the electric vehicle power source device of the invention according to claim 1,
A first current detecting means for detecting the output current of the inverter circuit is added, and the first current detecting means is provided based on the current detecting signal from the current detecting means.
The function of finely adjusting the phase difference control between the ON time on the arm side and the OFF time on the second arm side is added to the control means.

【0021】従って、請求項2に対応する発明の電気車
用電源装置においては、以上のような手段を講じること
により、上記請求項1に対応する発明と同様の作用を奏
するのに加えて、過渡的な負荷変動に対しても、安定し
てソフトスイッチング動作を行なうことができ、無駄な
スイッチング損失の発生を防止することができる。すな
わち、入力電圧変動と負荷変動時の出力電圧の動的およ
び静的な特性を改善することができる。
Therefore, in the electric vehicle power source device of the invention according to claim 2, by taking the above-mentioned means, in addition to exhibiting the same operation as that of the invention according to claim 1, The soft switching operation can be stably performed even with a transient load change, and useless switching loss can be prevented. That is, it is possible to improve the dynamic and static characteristics of the output voltage when the input voltage changes and the load changes.

【0022】さらに、請求項3に対応する発明では、上
記請求項2に対応する発明の電気車用電源装置におい
て、インバータ回路の出力電流を検出する電流検出手段
を、絶縁トランスの2次側巻線側の整流回路の後段のフ
ィルタリアクトルに直列に設けている。
Further, in the invention according to claim 3, in the electric vehicle power source device of the invention according to claim 2, the current detecting means for detecting the output current of the inverter circuit is the secondary winding of the insulation transformer. It is provided in series with the filter reactor after the line side rectifier circuit.

【0023】従って、請求項3に対応する発明の電気車
用電源装置においては、以上のような手段を講じること
により、上記請求項2に対応する発明と同様の作用を奏
するのに加えて、フィルタリアクトルに流れる電流は直
流電流であるため、電流検出手段の電流検出部であるコ
ア部分の金属部の磁束変化が少なく、アモルファス鉄心
等の高価なコア材を使用することなく、電流検出手段を
構成することができる。すなわち、高周波交流電流に対
して過熱しない特殊な電流検出手段を使用することを不
要とすることができる。
Therefore, in the electric vehicle power source device of the invention according to claim 3, by taking the above-mentioned means, in addition to exhibiting the same operation as that of the invention according to claim 2, Since the current flowing through the filter reactor is a direct current, there is little change in the magnetic flux of the metal part of the core part that is the current detection part of the current detection means, and the current detection means can be operated without using an expensive core material such as an amorphous iron core. Can be configured. That is, it is not necessary to use a special current detecting means that does not overheat the high frequency alternating current.

【0024】一方、請求項4に対応する発明では、上記
請求項2に対応する発明の電気車用電源装置において、
共振コンデンサを、絶縁トランスの2次側巻線と整流回
路との間に設けている。
On the other hand, in the invention corresponding to claim 4, in the electric vehicle power source device of the invention according to claim 2,
A resonance capacitor is provided between the secondary winding of the insulation transformer and the rectifier circuit.

【0025】従って、請求項4に対応する発明の電気車
用電源装置においては、以上のような手段を講じること
により、上記請求項2に対応する発明と同様の作用を奏
するのに加えて、絶縁トランスの2次側巻線側は対接地
電圧が一般的に低いため、使用する共振コンデンサの絶
縁耐圧を低くすることができる。
Therefore, in the electric vehicle power source device of the invention according to claim 4, by taking the above-mentioned means, in addition to exhibiting the same operation as that of the invention according to claim 2, Since the secondary winding side of the isolation transformer generally has a low isolation voltage, it is possible to reduce the withstand voltage of the resonance capacitor used.

【0026】また、請求項5に対応する発明では、上記
請求項2に対応する発明の電気車用電源装置において、
2つの補助リアクトルを直列接続して一体型として、2
つの第2のスイッチングデバイスの直列接続点に接続
し、かつ2つの補助リアクトルの直列接続点を共振コン
デンサの片側に接続している。
In the invention corresponding to claim 5, in the power supply device for an electric vehicle of the invention according to claim 2,
2 auxiliary reactors connected in series to form an integrated type 2
Two second switching devices are connected in series, and two auxiliary reactors are connected in series to one side of the resonance capacitor.

【0027】従って、請求項5に対応する発明の電気車
用電源装置においては、以上のような手段を講じること
により、上記請求項2に対応する発明と同様の作用を奏
するのに加えて、部品点数を減らすことができる。
Therefore, in the electric vehicle power source device of the invention according to claim 5, by taking the above-mentioned means, in addition to exhibiting the same operation as that of the invention according to claim 2, The number of parts can be reduced.

【0028】さらに、請求項6に対応する発明では、上
記請求項2に対応する発明の電気車用電源装置におい
て、絶縁トランスの2次側巻線に中間タップを設け、整
流回路内のダイオードを2つのみとしてハーフブリッジ
整流回路としている。
Further, in the invention according to claim 6, in the electric vehicle power source device of the invention according to claim 2, an intermediate tap is provided in the secondary winding of the insulation transformer, and the diode in the rectifier circuit is provided. Only two have half-bridge rectification circuits.

【0029】従って、請求項6に対応する発明の電気車
用電源装置においては、以上のような手段を講じること
により、上記請求項2に対応する発明と同様の作用を奏
するのに加えて、部品点数を減らすことができる。
Therefore, in the electric vehicle power source device of the invention according to claim 6, by taking the above-mentioned means, in addition to exhibiting the same operation as that of the invention according to claim 2, The number of parts can be reduced.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】まず、本発明の考え方について説
明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the concept of the present invention will be described.

【0031】本発明は、簡単な共振回路と補助部品の追
加と、共振回路により、スイッチングデバイスヘの印加
電圧、または通電電流がゼロの時に、スイッチングデバ
イスがオン、またはオフするように制御することによっ
て、スイッチング損失を発生させないようにして、高周
波スイッチング時における変換効率を改善するものであ
る。
According to the present invention, a simple resonance circuit and auxiliary components are added, and the resonance circuit is controlled so that the switching device is turned on or off when the voltage applied to the switching device or the applied current is zero. By so doing, switching loss is prevented from occurring and the conversion efficiency at the time of high frequency switching is improved.

【0032】すなわち、スイッチングデバイスに印加す
る電圧、流れる電流が、ゼロ電圧またはゼロ電流状態に
なるタイミングを、スイッチングデバイスヘのオン/オ
フ信号と回路の持つ共振用のデバイスの共振時間と、出
力電圧から、最適なタイミングでスイッチング動作する
ように制御する。
That is, the voltage applied to the switching device and the timing at which the flowing current becomes zero voltage or zero current state are the ON / OFF signal to the switching device, the resonance time of the device for resonance that the circuit has, and the output voltage. Therefore, the switching operation is controlled at the optimum timing.

【0033】ゼロ電圧またはゼロ電流でスイッチングす
ることにより、スイッチング損失をほぼゼロとすること
ができる。
By switching at zero voltage or zero current, the switching loss can be made almost zero.

【0034】また、絶縁トランスの2次側巻線側の整流
回路のダイオードに関しても、共振動作を利用すること
により、ソフトスイッチングとなり、スイッチング損失
を低減させることができる。
Further, with respect to the diode of the rectifier circuit on the secondary winding side of the insulation transformer, the resonance operation is used, so that the soft switching is performed and the switching loss can be reduced.

【0035】以下に、本スイッチング方式による各スイ
ッチングデバイスのソフトスイッチングの方法について
説明する。
The soft switching method of each switching device according to this switching method will be described below.

【0036】ここでは、並列にコンデンサが接続された
直列接続されたスイッチングデバイスを第1アームと称
し、コンデンサの接続されていない直列接続されたスイ
ッチングデバイスを第2アームと称する。
Here, a series-connected switching device in which a capacitor is connected in parallel is referred to as a first arm, and a series-connected switching device in which a capacitor is not connected is referred to as a second arm.

【0037】スイッチングデバイス(第1アーム)がオフ
する場合には、ロスレススナバコンデンサに遮断電流を
分流し、ゼロ電流スイッチングをする。
When the switching device (first arm) is turned off, the cutoff current is shunted to the lossless snubber capacitor to perform zero current switching.

【0038】スイッチングデバイス(第1アーム)がオン
する場合には、並列に接続されたダイオードがオンして
いる時であるため、スイッチングデバイスの印加電圧が
ゼロの状態になっているため、ゼロ電圧スイッチングと
なる。
When the switching device (first arm) is turned on, it is when the diodes connected in parallel are turned on, and therefore the applied voltage of the switching device is in the zero state, so that the zero voltage is applied. It becomes switching.

【0039】スイッチングデバイス(第2アーム)がオフ
する場合には、スイッチングデバイス(第1アーム)がオ
フした後、電流は共振コンデンサと絶縁トランス内漏れ
インダクタンスと2次側フィルタリアクトルとが直列共
振を行ない、徐々に減衰する。
When the switching device (second arm) is turned off, after the switching device (first arm) is turned off, the resonance capacitor, the leakage inductance in the insulating transformer, and the secondary side filter reactor cause series resonance. Do it, and gradually decay.

【0040】電流がゼロ、もしくは逆方向に電流が流れ
るようになったことを判断して、オフ制御するため、ゼ
ロ電流スイッチングとなる。
Since it is judged that the current is zero or that the current has flowed in the opposite direction and the off control is performed, zero current switching is performed.

【0041】また、この時、電流は共振して徐々に減衰
し、流れる方向を逆転して流れる。
At this time, the current resonates and is gradually attenuated, and the current flows in the opposite direction.

【0042】このため、絶縁トランスの2次側巻線側の
整流回路に流れるダイオードの分担電流も、電流の流れ
る量が上昇するにしたがってブリッジ内の電流量が入れ
替わり、負荷側に流れる電流と同値まで上昇すると、オ
フする側のダイオードは電流が全て流れ出し、片側のダ
イオードのVf電圧でオフする。
Therefore, the shared current of the diode that flows in the rectifier circuit on the secondary winding side of the isolation transformer also has the same value as the current that flows in the load side as the amount of current flowing in the bridge changes. When it goes up, all the current flows out to the diode on the off side, and it turns off at the Vf voltage of the diode on one side.

【0043】このため、オフするダイオードは、ほぼゼ
ロ電圧によってオフ状態に移行するため、ゼロ電圧スイ
ッチングを行なう。
Therefore, the diode which is turned off shifts to the off state due to almost zero voltage, and therefore, zero voltage switching is performed.

【0044】スイッチングデバイス(第2アーム)がオン
する場合には、スイッチングデバイスと直列に接続され
た補助インダクタンスにより、電流の立ち上り時間が電
圧立下り時間に比較して遅くなるため、ゼロ電流スイッ
チングとなる。
When the switching device (second arm) is turned on, the auxiliary inductance connected in series with the switching device delays the rise time of the current as compared with the fall time of the voltage, resulting in zero current switching. Become.

【0045】以上のように、本発明では、各スイッチン
グデバイスがゼロ電圧またはゼロ電流になった時に、各
スイッチングデバイスをオンまたはオフとなるように制
御する。
As described above, according to the present invention, each switching device is controlled so as to be turned on or off when the voltage becomes zero voltage or current.

【0046】また、本発明では、出力電圧を一定とする
ために、各スイッチングデバイスの通流率、および第1
アームと第2アームのオン/オフするタイミングの位相
差である時間を同時に制御する。
Further, in the present invention, in order to make the output voltage constant, the conduction ratio of each switching device and the first
The time, which is the phase difference between the on / off timings of the arm and the second arm, is controlled simultaneously.

【0047】以下、上記のような考え方に基づく本発明
の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明す
る。
Hereinafter, embodiments of the present invention based on the above concept will be described in detail with reference to the drawings.

【0048】(第1の実施の形態)図1は、本実施の形
態による電気車用電源装置の構成例を示す回路図であ
り、図13と同一要素には同一符号を付して示してい
る。
(First Embodiment) FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of an electric vehicle power supply device according to the present embodiment. The same elements as those in FIG. 13 are designated by the same reference numerals. There is.

【0049】図1において、互いに直列に接続された2
つのスイッチングデバイス(SA,SB)3と、この各
スイッチングデバイス(SA,SB)3にそれぞれ並列
に接続されたロスレススナバコンデンサ7とから第1ア
ームを構成し、互いに直列に接続された2つの第2のス
イッチングデバイス(SC,SD)4と、この各第2の
スイッチングデバイス(SC,SD)4にそれぞれ直列
に接続された補助リアクトル6とから第2アームを構成
し、全体としてフルブリッジ接続のインバータ回路を構
成している。
In FIG. 1, 2 connected in series with each other.
One switching device (SA, SB) 3 and a lossless snubber capacitor 7 connected in parallel to each switching device (SA, SB) 3 constitute a first arm, and two switching devices (SA, SB) 3 are connected in series. The second arm is composed of two switching devices (SC, SD) 4 and auxiliary reactors 6 connected in series to each of the second switching devices (SC, SD) 4, respectively, and a full bridge connection is provided as a whole. It constitutes an inverter circuit.

【0050】このインバータ回路の入力側には、入力回
路2を介して、電車線から集電を行なうパンタグラフ1
を接続している。
On the input side of this inverter circuit, a pantograph 1 for collecting current from a train line via an input circuit 2 is provided.
Are connected.

【0051】また、インバータ回路の出力側には、1次
側巻線に漏れインダクタンスを有する絶縁トランス9の
1次側巻線を接続している。
On the output side of the inverter circuit, the primary winding of the insulating transformer 9 having a leakage inductance in the primary winding is connected.

【0052】さらに、絶縁トランス9の2次側巻線に
は、フルブリッジに接続された4つのダイオードからな
る整流回路10を接続している。
Further, to the secondary winding of the insulating transformer 9, a rectifier circuit 10 composed of four diodes connected in a full bridge is connected.

【0053】一方、整流回路10には、直列にフィルタ
リアクトル11を接続している。
On the other hand, the rectifier circuit 10 is connected in series with a filter reactor 11.

【0054】また、フィルタリアクトル11および整流
回路10には、並列にフィルタコンデンサ12を接続し
ている。
A filter capacitor 12 is connected in parallel with the filter reactor 11 and the rectifier circuit 10.

【0055】一方、フィルタコンデンサ12には、並列
にフィルタコンデンサ12の電圧を検出する電圧検出器
13を接続している。
On the other hand, a voltage detector 13 for detecting the voltage of the filter capacitor 12 is connected in parallel to the filter capacitor 12.

【0056】また、上記インバータ回路と絶縁トランス
9の1次側巻線との間には、共振コンデンサ8を接続し
ている。
A resonance capacitor 8 is connected between the inverter circuit and the primary winding of the insulation transformer 9.

【0057】さらに、電圧検出器13からの電圧検出信
号14と、入力回路2からの電圧検出信号19とに基づ
いて、スイッチングデバイス3,4が一定の周波数でス
イッチングし、入力の直流電圧の変動と負荷容量の変動
に対して出力電圧を一定に制御するように、また電圧検
出器13からの電圧検出信号14に基づいて2次電圧を
一定に制御するように、各スイッチングデバイス3,4
の通流率および第1アームと第2アームの位相差の時間
を制御し、各スイッチングデバイス3,4がゼロ電流も
しくはゼロ電圧スイッチングするように、各スイッチン
グデバイス3,4にオン/オフの信号A,B,C,Dを
出力する制御機能を有する制御部20を設けている。
Further, based on the voltage detection signal 14 from the voltage detector 13 and the voltage detection signal 19 from the input circuit 2, the switching devices 3 and 4 switch at a constant frequency to change the input DC voltage. In order to control the output voltage constant with respect to the fluctuation of the load capacitance, and to control the secondary voltage constant based on the voltage detection signal 14 from the voltage detector 13, each switching device 3, 4
The ON / OFF signal to each switching device 3 and 4 is controlled so that each switching device 3 and 4 performs zero current or zero voltage switching by controlling the current flow rate of the device and the phase difference time between the first arm and the second arm. A control unit 20 having a control function of outputting A, B, C, D is provided.

【0058】図2は、図1における入力回路2の構成例
を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of the input circuit 2 in FIG.

【0059】図2に示すように、入力回路2は、電磁接
触器31と、直流リアクトル32と、ダイオード33
と、サイリスタ34と、抵抗器35と、直流コンデンサ
36と、電圧検出器37とから、図示のように構成して
いる。
As shown in FIG. 2, the input circuit 2 includes an electromagnetic contactor 31, a DC reactor 32, and a diode 33.
, A thyristor 34, a resistor 35, a DC capacitor 36, and a voltage detector 37, as shown in the figure.

【0060】なお、38は、電圧検出器37からの電圧
検出信号である。
Reference numeral 38 denotes a voltage detection signal from the voltage detector 37.

【0061】図3は、図1における絶縁トランス9の内
部漏れインダクタンスの等価例を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an equivalent example of the internal leakage inductance of the insulating transformer 9 in FIG.

【0062】図3において、91は絶縁トランス巻線、
92は1次側巻線に有する漏れインダクタンスである。
In FIG. 3, 91 is an insulating transformer winding,
Reference numeral 92 is a leakage inductance included in the primary winding.

【0063】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電気車用電源装置の作用について、図4乃至図6を用
いて説明する。
Next, the operation of the electric vehicle power source device of the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS. 4 to 6.

【0064】図1において、スイッチングデバイスS
A、SDがオンしており、二次側負荷側に電力を供給し
ている状態から、制御部20は信号Aにより、まずスイ
ッチングデバイスSAをオフする。
In FIG. 1, the switching device S
The control unit 20 first turns off the switching device SA in response to the signal A from the state where A and SD are on and power is being supplied to the secondary load side.

【0065】スイッチングデバイスSAがオフすると、
並列に接続されているロスレススナバコンデンサ7に、
スイッチングデバイスSAに流れていた電流が分流し、
充電動作を開始する。
When the switching device SA is turned off,
To the lossless snubber capacitor 7 connected in parallel,
The current flowing in the switching device SA is shunted,
Start charging operation.

【0066】この時、同時に、スイッチングデバイスS
Bと並列に接続されているロスレススナバコンデンサ7
は放電動作になる。
At this time, at the same time, the switching device S
Lossless snubber capacitor 7 connected in parallel with B
Becomes a discharge operation.

【0067】スイッチングデバイスSAはオフする時
に、電流をロスレススナバコンデンサ7に分流するた
め、電流を遮断しない。よって、ゼロ電流スイッチング
となり、スイッチング損失はゼロである。
When the switching device SA is turned off, the current is shunted to the lossless snubber capacitor 7, so that the current is not cut off. Therefore, there is zero current switching, and the switching loss is zero.

【0068】ロスレススナバコンデンサ7の充放電動作
が完全に完了すると、絶縁トランス9内の漏れ回インダ
クタンス(図3の92)とフィルタリアクトル11により
電流は流れ続け、スイッチングデバイスSBに並列に接
続されているダイオードに流れ始める。
When the charging / discharging operation of the lossless snubber capacitor 7 is completely completed, the current continues to flow due to the leakage inductance (92 in FIG. 3) and the filter reactor 11 in the insulating transformer 9 and is connected in parallel with the switching device SB. Begins to flow into the existing diode.

【0069】この状態を、制御部20は、スイッチング
デバイスSDが次にオフするタイミングの一定時間前に
起きることを設定されており、その設定タイミングとし
て判断する。
The control section 20 is set to occur at a certain time before the timing at which the switching device SD is turned off next, and judges this state as the setting timing.

【0070】設定タイミング時にスイッチングデバイス
SBに印加される電圧は、並列に接続されているダイオ
ードがオンしており、ゼロ電圧になっていると判断し
て、制御部20は信号Bによって、スイッチングデバイ
スSBをオンさせる。
The voltage applied to the switching device SB at the set timing is determined to be zero voltage because the diodes connected in parallel are on, and the control unit 20 responds to the signal B to switch the switching device SB. Turn on SB.

【0071】このため、スイッチングデバイスSBはゼ
ロ電圧スイッチングとなり、スイッチング損失はゼロで
ある。
Therefore, the switching device SB becomes zero voltage switching, and the switching loss is zero.

【0072】次に、スイッチングデバイスSBと並列に
接続されたダイオードとスイッチングデバイスSDに流
れていた還流電流は、共振コンデンサ8とフィルタリア
クトル11との共振現象によって徐々に電流は減衰し、
ゼロ電流となった後、逆方向に電流が流れ始める。
Next, the return current flowing through the diode connected in parallel with the switching device SB and the switching device SD is gradually attenuated due to the resonance phenomenon between the resonance capacitor 8 and the filter reactor 11.
After reaching zero current, current begins to flow in the opposite direction.

【0073】この時、電流は、スイッチングデバイスS
BとスイッチングデバイスSDに並列に接続されたダイ
オードに流れ始める。
At this time, the current is the switching device S
B and the diode connected in parallel with the switching device SD begin to flow.

【0074】次に、スイッチングデバイスSCがオンす
るタイミングのデッドバンド時間前のスイッチングデバ
イスSDがオフするタイミングには、還流電流がゼロも
しくは逆方向に流れているため、制御部20は、スイッ
チングデバイスSDに流れる電流がゼロになったタイミ
ングで、信号DによりスイッチングデバイスSDをオフ
する。
Next, at the timing when the switching device SD is turned off before the dead band time before the timing when the switching device SC is turned on, the return current is flowing in zero or in the opposite direction, so the control unit 20 controls the switching device SD. The switching device SD is turned off by the signal D at the timing when the current flowing through the device becomes zero.

【0075】これにより、スイッチングデバイスSD
は、ゼロ電圧、ゼロ電流でのオフスイッチングとなり、
通常のスナバ回路を設けることなくオフが可能で、スイ
ッチング損失はゼロとなる。
As a result, the switching device SD
Is off switching at zero voltage and zero current,
It can be turned off without providing a normal snubber circuit, resulting in zero switching loss.

【0076】また、還流電流が徐々に減少し、流れる方
向が逆転して、2次側を流れている電流値まで増加す
る。
Further, the return current gradually decreases, the flow direction reverses, and the current value flowing through the secondary side increases.

【0077】そして、還流電流が2次側を流れている電
流と同値になった時点で、整流回路10内のダイオード
中、対角上に接続された2つ(スイッチングデバイスS
AとSDがオンしていた時、2次側に電力を供給してい
たダイオード)がオフする。
Then, when the return current reaches the same value as the current flowing through the secondary side, the two diodes (switching device S) connected diagonally in the diode in the rectifier circuit 10 are connected.
When A and SD are on, the diode that was supplying power to the secondary side is off.

【0078】この時、オフするダイオードに印加される
電圧は、全電流が流れ始めた逆対角上2つのダイオード
のVf電圧であるため、ほぼ電圧ゼロの状態と同じ状態
でオフ状態に移行する。
At this time, the voltage applied to the diode to be turned off is the Vf voltage of the two diodes diagonally opposite to each other at which all the currents have started to flow, and therefore the diode is turned to the off state in the same state as the state of zero voltage. .

【0079】このため、2次側整流ダイオードに関して
もゼロ電圧スイッチングとなり、スイッチング損失はゼ
ロとなる。
Therefore, the secondary side rectifying diode also has zero voltage switching, and the switching loss becomes zero.

【0080】また、従来の通常のハードスイッチング時
には、ダイオードのリカバリー(オン状態→オフ状態に
以降するタイミング)において、電流の急激な遮断から
サージ電圧を発生させるため、サージ電圧抑制のため
に、スナバ回路や直列に過飽和リアクトル等サージ電圧
抑制回路を必要としたが、本実施の形態では、ゼロ電圧
スイッチングであるためサージ電圧抑制回路が不要であ
り、サージ電圧抑制回路から発生する損失もなく、スイ
ッチングが可能である。
Further, during conventional normal hard switching, surge voltage is generated from abrupt cutoff of current at diode recovery (timing after switching from ON state to OFF state). Therefore, snubber is used to suppress surge voltage. A surge voltage suppression circuit such as a supersaturated reactor was required in the circuit or series, but in this embodiment, the surge voltage suppression circuit is not necessary because it is zero voltage switching, and there is no loss generated from the surge voltage suppression circuit, and switching is performed. Is possible.

【0081】スイッチングデバイスSDがオフした後
に、制御部20は信号Cにより、スイッチングデバイス
SCをオンする。
After the switching device SD is turned off, the control section 20 turns on the switching device SC by the signal C.

【0082】スイッチングデバイスSCをオンすると、
スイッチングデバイスSBと共に2次側に電力を供給す
るモードとなる。
When the switching device SC is turned on,
The mode is in which power is supplied to the secondary side together with the switching device SB.

【0083】スイッチングデバイスSCがオンする時、
スイッチングデバイスSCに流れる負荷電流は、補助リ
アクトル6によって電流の立ち上り時間が抑制されるた
め、スイッチングデバイスSCに印加する電圧がゼロ電
圧になる時間に対して電流が流れ始める時間が遅れるの
で、スイッチング損失が抑制され、オン状態に移行す
る。
When the switching device SC is turned on,
Since the rise time of the load current flowing through the switching device SC is suppressed by the auxiliary reactor 6, the time when the current starts to flow is delayed with respect to the time when the voltage applied to the switching device SC becomes zero voltage. Is suppressed and the state shifts to the ON state.

【0084】よって、スイッチングデバイスSCはゼロ
電流スイッチングとなる。
Therefore, the switching device SC becomes zero current switching.

【0085】以降は、最初のスイッチングモードに戻っ
て、スイッチングデバイスSA⇒SB、SB⇒SA、S
C⇒SD、SD⇒SCに置き換えた状態で、スイッチン
グを繰り返し、絶縁トランス9の2次側巻線側に対し
て、矩形波電圧を出力し電力を供給することができる。
After that, the operation returns to the first switching mode, and the switching devices SA → SB, SB → SA, S
Switching from C to SD and SD to SC is repeated to output a rectangular wave voltage to the secondary winding side of the insulating transformer 9 to supply electric power.

【0086】以上のように、4つのスイッチングデバイ
スSA,SB,SC,SDは、全てゼロ電流もしくはゼ
ロ電圧によるスイッチングを繰り返すため、スイッチン
グ損失をほぼゼロでスイッチングを行ない、装置の変換
効率を高めることができる。
As described above, all the four switching devices SA, SB, SC, SD repeat switching with zero current or zero voltage, so that switching is performed with almost zero switching loss to improve the conversion efficiency of the device. You can

【0087】次に、出力電圧を一定にする制御とゼロ電
圧、ゼロ電流スイッチングする制御内容について説明す
る。
Next, the control contents for keeping the output voltage constant and the zero voltage / zero current switching control will be described.

【0088】前述のロスレススナバコンデンサ7のスイ
ッチングデバイスSAもしくはSBのオフ時による充放
電動作の時間は、負荷電流を分流することによって行な
うため、負荷への電力供給量が変化するとその時間も変
化する。
Since the charging / discharging operation time of the lossless snubber capacitor 7 when the switching device SA or SB of the lossless snubber capacitor 7 is off is performed by shunting the load current, the time also changes when the power supply amount to the load changes. .

【0089】すなわち、負荷への電力供給量が多いと、
電流が多くなり充放電時間は短く、負荷への電力供回給
量が少ないと、電流が少なくなり充放電時間は長くな
る。
That is, if the amount of power supplied to the load is large,
If the current is large and the charging / discharging time is short, and the amount of power supplied to the load is small, the current is small and the charging / discharging time is long.

【0090】また、スイッチングデバイスSA,SBが
オンした後に、それぞれスイッチングデバイスSD,S
Cがオフするまでの時間は、共振コンデンサ8による電
流減衰時間によって左右される。
After the switching devices SA and SB are turned on, the switching devices SD and S are respectively turned on.
The time until C is turned off depends on the current decay time by the resonance capacitor 8.

【0091】このため、各素子がゼロ電圧、ゼロ電流ス
イッチングするためには、前述したように、スイッチン
グデバイスSA,SBがオンするタイミングは、共振回
路の共振時間を想定して、スイッチングデバイスSA,
SBがオンするタイミングと、スイッチングデバイスS
C,SDがオフするタイミングは、電流がゼロとなる
か、逆方向に流れることを判断して行なわなければなら
ない。
Therefore, in order for each element to perform zero voltage and zero current switching, the timing at which the switching devices SA and SB are turned on assumes the resonance time of the resonance circuit, as described above.
Timing when SB turns on and switching device S
The timing at which C and SD are turned off must be determined by determining that the current becomes zero or flows in the opposite direction.

【0092】このため、制御部20は、以下説明する制
御例によって、前述のゼロ電流、ゼロ電圧スイッチング
に必要な条件を満たしながら、各スイッチングデバイス
SA,SB,SC,SDにオン、オフ信号を出力し、出
力電圧を一定になるように制御する。
Therefore, according to the control example described below, the control unit 20 sends ON / OFF signals to the respective switching devices SA, SB, SC, SD while satisfying the conditions required for the zero current / zero voltage switching. It is output and the output voltage is controlled to be constant.

【0093】図4は、本実施の形態による制御部20の
構成例を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the control unit 20 according to this embodiment.

【0094】なお、負荷の変動が少ない場合や、入力電
圧の変動が少ない場合には、前述のスイッチングデバイ
スSA,SBのオンタイミング、スイッチングデバイス
SC,SDのオフタイミングの変動が少ないため、さら
に簡易的な制御を用いることもできる。
When the change in the load is small or the change in the input voltage is small, the on-timing of the switching devices SA and SB and the off-timing of the switching devices SC and SD are small. Control can also be used.

【0095】電圧検出信号19(入力フィルタコンデン
サ電圧):VD3と、絶縁トランス9の変圧比:Pと、定
格出力電圧:Voutとから、スイッチングデバイスの制御
基準値(スイッチングデバイスのオン時間/1周期の時
間):αrを求める。
From the voltage detection signal 19 (input filter capacitor voltage): VD3, the transformation ratio of the insulating transformer 9: P, and the rated output voltage: Vout, the control reference value of the switching device (ON time of the switching device / 1 cycle) Time): Find αr.

【0096】[0096]

【数1】 [Equation 1]

【0097】Vrin:定格入力フィルタコンデンサ電圧 出力基準電圧:Voutと電圧検出器13からの電圧検出器
信号14:VD1との差分を求め、この差分に対して比
例・積分演算された補正値を、上述の制御基準値に加算
して制御電圧:α1を求める。
Vrin: Rated input filter capacitor voltage output reference voltage: The difference between Vout and the voltage detector signal 14 from the voltage detector 13: VD1 is obtained, and the correction value obtained by proportional / integral calculation with respect to this difference, The control voltage: α1 is obtained by adding the control reference value.

【0098】[0098]

【数2】 [Equation 2]

【0099】この制御電圧:α1を、180度位相のず
れた2つの1つ置き毎にのこぎり歯波形の抜けた、基準
のこぎり歯波形と比較して、各々スイッチングデバイス
SDがオンしてからスイッチングデバイスSAがオフ、
スイッチングデバイスSCがオンしてからスイッチング
デバイスSBがオフするまでの時間を、PWM波として
演算する。
This control voltage: α1 is compared with a reference sawtooth waveform in which a sawtooth waveform is missing every other pair of 180 degrees out of phase, and each switching device SD is turned on and then the switching device is turned on. SA off,
The time from when the switching device SC is turned on to when the switching device SB is turned off is calculated as a PWM wave.

【0100】各々PWM波がHの時の時、スイッチング
デバイスSA,SBはオンした状態であり、Lに反転し
た時にオフする。
When the PWM wave is H, the switching devices SA and SB are on, and when they are inverted to L, they are off.

【0101】上記の制御と平行して、スイッチングデバ
イスSA,SBのオンしている時間は、上記のPWM波
から求められた時間に比例して増減するように制御す
る。
In parallel with the above control, the ON time of the switching devices SA and SB is controlled so as to increase or decrease in proportion to the time obtained from the PWM wave.

【0102】そして、スイッチングデバイスSA,SB
がオンするタイミングは、スイッチングデバイスSC,
SDがオンするタイミングに対して、例えば20KHz
のスイッチング周波数であれば、5μS等と固定の時間
前になるように、共振回路の時定数から適当なタイミン
グとする。
Then, the switching devices SA, SB
Is turned on at the switching device SC,
For the timing when SD turns on, for example, 20 kHz
If the switching frequency is, the timing is set appropriately from the time constant of the resonance circuit so that it is a fixed time of 5 μS or the like.

【0103】また、スイッチングデバイスSC,SDの
オン時間に関しても、上記で求めたスイッチングデバイ
スSA,SBと、スイッチングデバイスSC,SDの位
相差時間(もしくは重なり角)と同様の演算を行なって、
PWM波での運転を行なえるように演算する。
Also, regarding the on-time of the switching devices SC and SD, the same operation as the phase difference time (or overlapping angle) of the switching devices SA and SB and the switching devices SC and SD obtained above is performed,
The calculation is performed so that the operation with the PWM wave can be performed.

【0104】ただし、スイッチングデバイスSC,SD
のオン時間を演算する場合の出力電圧の基準値は、上記
位相差時間を演算する基準値に対して、5%程度等高い
値に設定しておく。
However, the switching devices SC and SD
The reference value of the output voltage when calculating the ON time is set to a value that is approximately 5% higher than the reference value for calculating the phase difference time.

【0105】以上の内容によって、負荷への電力供給量
が少なくロスレススナバコンデンサ7の充放電時間が長
い場合や、スイッチングデバイスSA,SBがオンした
後、それぞれスイッチングデバイスSD,SCがオフす
るまでの時間は、共振コンデンサ8による電流減衰時間
が長くなる条件においても、スイッチングタイミングを
可変してゼロ電圧、ゼロ電流スイッチングを行ないなが
ら、出力電圧を一定に制御することができる。
As described above, when the amount of power supplied to the load is small and the charge / discharge time of the lossless snubber capacitor 7 is long, or after the switching devices SA and SB are turned on, the switching devices SD and SC are turned off respectively. Regarding the time, even under the condition that the current decay time by the resonance capacitor 8 is long, the output voltage can be controlled to be constant while performing the zero voltage and zero current switching by changing the switching timing.

【0106】図5は、主回路動作時の各部の電圧・電流
波形の時系列状態と各スイッチングデバイスのオン、オ
フタイミングを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the time-series state of the voltage / current waveform of each part and the on / off timing of each switching device during the operation of the main circuit.

【0107】なお、このスイッチング波形は、負荷電流
がある程度流れており、フィルタリアクトル11の電流
が断続しない時の波形である。
The switching waveform is a waveform when the load current flows to some extent and the current of the filter reactor 11 is not intermittent.

【0108】すなわち、負荷電流が少ない場合には、ス
イッチングデバイスSA,SBと、スイッチングデバイ
スSC,SDの位相差が大きくなり、無負荷等には、前
述の演算からスイッチングデバイスSA,SBは完全に
オフ状態となり、スイッチングデバイスSC,SDだけ
が、PWM制御である、オン時間を変化させるだけの制
御をすることになる。
That is, when the load current is small, the phase difference between the switching devices SA and SB and the switching devices SC and SD becomes large, and when there is no load or the like, the switching devices SA and SB are completely calculated from the above calculation. In the OFF state, only the switching devices SC and SD perform PWM control, that is, control that only changes the ON time.

【0109】この時の出力電圧は、前記演算方法の例で
述べたように、基準電圧を位相差時間演算より上げてい
るため、その上げた基準電圧の分だけ上昇した値に制御
される。
Since the reference voltage is raised by the phase difference time calculation as described in the example of the calculation method, the output voltage at this time is controlled to a value increased by the increased reference voltage.

【0110】図6は、無負荷または軽負荷時(負荷電流
が少ない場合)の、主回路動作時の各部の電圧・電流波
形の時系列状態と各スイッチングデバイスのオン、オフ
タイミングを示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the time-series state of the voltage / current waveform of each part and the on / off timing of each switching device during operation of the main circuit under no load or light load (when the load current is small). is there.

【0111】上述したように、本実施の形態による電気
車用電源装置では、簡単な共振回路と補助部品の追加
と、共振回路により、各スイッチングデバイスSA,S
B,SC,SDヘの印加電圧、または通電電流がゼロの
時に、すなわち各スイッチングデバイスSA,SB,S
C,SDがゼロ電圧またはゼロ電流になった時に、各ス
イッチングデバイスSA,SB,SC,SDをオンまた
はオフとなるように制御するようにしているので、スイ
ッチングデバイスSA,SB,SC,SDによるスイッ
チング損失を低減させて、高周波スイッチング時におけ
る装置の変換効率を高めることが可能となる。
As described above, in the electric vehicle power supply device according to the present embodiment, each switching device SA, S is provided by the simple addition of the resonance circuit and the auxiliary parts and the resonance circuit.
When the applied voltage to B, SC, SD or the conduction current is zero, that is, each switching device SA, SB, S
Since the switching devices SA, SB, SC, SD are controlled to be turned on or off when C, SD become zero voltage or zero current, the switching devices SA, SB, SC, SD are used. It is possible to reduce the switching loss and increase the conversion efficiency of the device during high frequency switching.

【0112】(第2の実施の形態)図7は、本実施の形
態による電気車用電源装置の構成例を示す回路図であ
り、図1と同一部分には同一符号を付してその説明を省
略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
(Second Embodiment) FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration example of an electric vehicle power supply device according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. Is omitted and only different parts will be described here.

【0113】すなわち、本実施の形態による電気車用電
源装置は、図7に示すように、前記図1におけるインバ
ータ回路の出力電流を検出する電流検出器17を、絶縁
トランス9の1次側巻線側の配線に接続し、さらに電流
検出器17からの電流検出信号18に基づいて第1アー
ム側のオン時間と第2アーム側のオフ時間との位相差制
御を微調整する機能を、前記制御部20に付加した構成
としている。
That is, as shown in FIG. 7, the electric vehicle power supply device according to the present embodiment has the current detector 17 for detecting the output current of the inverter circuit in FIG. The function of connecting to the wire on the wire side and finely adjusting the phase difference control between the ON time on the first arm side and the OFF time on the second arm side based on the current detection signal 18 from the current detector 17 is described above. The configuration is added to the control unit 20.

【0114】図8は、以上の内容を実現するための制御
部20の構成例を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of the control unit 20 for realizing the above contents.

【0115】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電気車用電源装置の作用について説明する。
Next, the operation of the electric vehicle power source device of the present embodiment configured as described above will be described.

【0116】なお、図1と同一部分の作用についてはそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についての
み述べる。
The description of the operation of the same parts as in FIG. 1 will be omitted, and only the operation of the different parts will be described here.

【0117】前述した第1の実施の形態の電気車用電源
装置においては、スイッチングデバイスSC,SDのオ
フタイミングに対して、スイッチングデバイスSA,S
Bのオンするタイミングを、5μS等の一定時間で制御
するようにしている。
In the electric vehicle power supply device of the first embodiment described above, the switching devices SA, S are turned off when the switching devices SC, SD are turned off.
The timing when B is turned on is controlled at a constant time such as 5 μS.

【0118】しかしながら、負荷の過渡的な変動に対し
ては、タイミング制御が十分でなく、短時間的には、各
スイッチングデバイスSA,SB,SC,SDが、ソフ
トスイッチングではなく、ハードスイッチングになる可
能性がある。
However, the timing control is not sufficient for the transient fluctuation of the load, and in the short time, each switching device SA, SB, SC, SD becomes hard switching instead of soft switching. there is a possibility.

【0119】この点、本実施の形態では、電流検出器1
7によって負荷電流を検出し、前記一定時間(以下、T
sabと称する)としていたスイッチングデバイスS
C,SDのオフタイミングに対するスイッチングデバイ
スSA,SBのオンタイミングに対して、検出した電流
量に規定係数を掛けた上で、一定時間Tsabに掛けた
時間としている。
In this respect, in this embodiment, the current detector 1
The load current is detected by 7 and the fixed time (hereinafter, T
switching device S, which was referred to as a sab)
For the on timing of the switching devices SA, SB with respect to the off timing of C, SD, the detected current amount is multiplied by a specified coefficient, and then the constant time Tsab is multiplied.

【0120】例えば、電流量が少ない場合には、Tsa
bは短くなり、スイッチングデバイスSC,SDがオフ
するタイミング直前で、スイッチングデバイスSA,S
Bはオンし、電流量が多くなるに従ってTsabは長く
なり、スイッチングデバイスSC,SDがオフするタイ
ミングよりもかなり早くオンするようになる。
For example, when the current amount is small, Tsa
b becomes short, and immediately before the switching devices SC and SD turn off, the switching devices SA and S
B turns on, and Tsab becomes longer as the amount of current increases, and the switching devices SC and SD turn on considerably earlier than the timing at which they turn off.

【0121】なお、上記規定係数は、共振回路の時定数
から得られる値としている。
The specified coefficient is a value obtained from the time constant of the resonance circuit.

【0122】上述したように、本実施の形態による電気
車用電源装置では、電流検出器17の追加と制御部20
のロジック追加により、負荷電流に基づいて第1アーム
側のオン時間と第2アーム側のオフ時間との位相差制御
を微調整するようにしているので、前述した第1の実施
の形態と同様の効果を得ることができるのに加えて、過
渡的な負荷変動に対しても、安定してソフトスイッチン
グ動作を行なうことができ、無駄なスイッチング損失の
発生を防止することが可能となる。
As described above, in the electric vehicle power supply device according to this embodiment, the current detector 17 is added and the control unit 20 is added.
With the addition of the above logic, the phase difference control between the ON time on the first arm side and the OFF time on the second arm side is finely adjusted based on the load current. Therefore, similar to the above-described first embodiment. In addition to the above effect, the soft switching operation can be stably performed even with a transient load change, and it is possible to prevent wasteful switching loss.

【0123】すなわち、入力電圧変動と負荷変動時の出
力電圧の動的および静的な特性を改善することが可能と
なる。
That is, it is possible to improve the dynamic and static characteristics of the output voltage when the input voltage changes and the load changes.

【0124】(第3の実施の形態)図9は、本実施の形
態による電気車用電源装置の構成例を示す回路図であ
り、図7と同一部分には同一符号を付してその説明を省
略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
(Third Embodiment) FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration example of an electric vehicle power supply device according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. Is omitted and only different parts will be described here.

【0125】すなわち、本実施の形態による電気車用電
源装置は、図9に示すように、前記図7におけるインバ
ータ回路の出力電流を検出する電流検出器17を、絶縁
トランス9の2次側巻線側の整流回路10の後段のフィ
ルタリアクトル11に直列に設けた構成としている。
That is, as shown in FIG. 9, the electric vehicle power supply device according to the present embodiment includes the current detector 17 for detecting the output current of the inverter circuit in FIG. The line side rectifier circuit 10 is provided in series with the filter reactor 11 at the subsequent stage.

【0126】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電気車用電源装置の作用について説明する。
Next, the operation of the electric vehicle power supply device of the present embodiment configured as described above will be described.

【0127】なお、図7と同一部分の作用についてはそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についての
み述べる。
The description of the operation of the same parts as in FIG. 7 is omitted, and only the operation of the different parts will be described here.

【0128】図9において、負荷電流を検出する電流検
出器17を、絶縁トランス9の2次側巻線側の整流回路
10の後段のフィルタリアクトル11に直列に設けてい
ることにより、フィルタリアクトル11に流れる電流
は、直流電流であるため、電流検出器17の電流検出部
であるコア部分の金属部の磁束変化が少ない。
In FIG. 9, since the current detector 17 for detecting the load current is provided in series with the filter reactor 11 at the subsequent stage of the rectifier circuit 10 on the secondary winding side of the insulating transformer 9, the filter reactor 11 is provided. Since the current flowing through is a direct current, there is little change in the magnetic flux of the metal part of the core part which is the current detection part of the current detector 17.

【0129】このため、アモルファス鉄心等の高価なコ
ア材を使用することなく、電流検出器17を構成するこ
とができる。
Therefore, the current detector 17 can be constructed without using an expensive core material such as an amorphous iron core.

【0130】上述したように、本実施の形態による電気
車用電源装置では、負荷電流を検出する電流検出器17
を、絶縁トランス9の2次側巻線側の整流回路10の後
段のフィルタリアクトル11に直列に設けるようにして
いるので、前述した第2の実施の形態と同様の効果を得
ることができるのに加えて、アモルファス鉄心等の高価
なコア材を使用することなく、電流検出器17を構成す
ることが可能となる。
As described above, in the electric vehicle power supply device according to this embodiment, the current detector 17 for detecting the load current is used.
Is provided in series with the filter reactor 11 in the subsequent stage of the rectifier circuit 10 on the secondary winding side of the insulating transformer 9, so that the same effect as that of the second embodiment described above can be obtained. In addition, the current detector 17 can be configured without using an expensive core material such as an amorphous iron core.

【0131】すなわち、高周波交流電流に対して過熱し
ない特殊な電流検出器を使用することを不要とすること
が可能となる。
That is, it becomes unnecessary to use a special current detector that does not overheat with respect to the high frequency alternating current.

【0132】(第4の実施の形態)図10は、本実施の
形態による電気車用電源装置の構成例を示す回路図であ
り、図7と同一部分には同一符号を付してその説明を省
略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
(Fourth Embodiment) FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration example of an electric vehicle power supply device according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. Is omitted and only different parts will be described here.

【0133】すなわち、本実施の形態による電気車用電
源装置は、図10に示すように、前記図7における共振
コンデンサ8を、絶縁トランス9の2次側巻線と整流回
路10との間に設けた構成としている。
That is, in the electric vehicle power supply device according to the present embodiment, as shown in FIG. 10, the resonance capacitor 8 in FIG. 7 is provided between the secondary winding of the insulating transformer 9 and the rectifying circuit 10. The configuration is provided.

【0134】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電気車用電源装置の作用について説明する。
Next, the operation of the electric vehicle power source device of the present embodiment configured as described above will be described.

【0135】なお、図7と同一部分の作用についてはそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についての
み述べる。
The description of the operation of the same parts as in FIG. 7 will be omitted, and only the operation of the different parts will be described here.

【0136】図10において、共振コンデンサ8を、絶
縁トランス9の2次側巻線と整流回路10との間に設け
ていることにより、絶縁トランス9の2次側巻線側は、
対接地電圧が一般的に低いため、使用する共振コンデン
サ8の絶縁耐圧を低くすることができる。
In FIG. 10, since the resonance capacitor 8 is provided between the secondary winding of the insulating transformer 9 and the rectifying circuit 10, the secondary winding of the insulating transformer 9 is
Since the voltage to ground is generally low, the withstand voltage of the resonance capacitor 8 used can be lowered.

【0137】上述したように、本実施の形態による電気
車用電源装置では、共振コンデンサ8を、絶縁トランス
9の2次側巻線と整流回路10との間に設けるようにし
ているので、前述した第2の実施の形態と同様の効果を
得ることができるのに加えて、使用する共振コンデンサ
8の絶縁耐圧を低くすることが可能となる。
As described above, in the electric vehicle power supply device according to this embodiment, the resonance capacitor 8 is provided between the secondary winding of the insulating transformer 9 and the rectifier circuit 10. In addition to obtaining the same effect as in the second embodiment described above, it becomes possible to lower the withstand voltage of the resonance capacitor 8 used.

【0138】(第5の実施の形態)図11は、本実施の
形態による電気車用電源装置の構成例を示す回路図であ
り、図7と同一部分には同一符号を付してその説明を省
略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
(Fifth Embodiment) FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration example of an electric vehicle power supply device according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. Is omitted and only different parts will be described here.

【0139】すなわち、本実施の形態による電気車用電
源装置は、図11に示すように、前記図7における2つ
の補助リアクトル6を直列接続して一体型の補助リアク
トル6として、2つのスイッチングデバイスSC,SD
の直列接続点に接続し、かつ2つの補助リアクトル6の
直列接続点(一体型の補助リアクトル6の中間点)を共
振コンデンサ8の片側に接続した構成としている。
That is, as shown in FIG. 11, the power supply device for an electric vehicle according to the present embodiment has two auxiliary reactors 6 in FIG. 7 connected in series to form one auxiliary reactor 6 as two switching devices. SC, SD
And the series connection point of the two auxiliary reactors 6 (the midpoint of the integrated auxiliary reactor 6) is connected to one side of the resonance capacitor 8.

【0140】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電気車用電源装置の作用について説明する。
Next, the operation of the electric vehicle power source device of the present embodiment configured as described above will be described.

【0141】なお、図7と同一部分の作用についてはそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についての
み述べる。
The description of the operation of the same parts as in FIG. 7 will be omitted, and only the operation of the different parts will be described here.

【0142】図11において、2つの補助リアクトル6
を1体型の補助リアクトル6にして、第2アームの2つ
のスイッチングデバイスSC,SD間に直列に挿入して
いることにより、部品点数を減らすことができる。
In FIG. 11, two auxiliary reactors 6 are provided.
Is a single-body type auxiliary reactor 6 and is inserted in series between the two switching devices SC and SD of the second arm, so that the number of parts can be reduced.

【0143】上述したように、本実施の形態による電気
車用電源装置では、2つの補助リアクトル6を1体型の
補助リアクトル6にして、第2アームの2つのスイッチ
ングデバイスSC,SD間に直列に挿入するようにして
いるので、前述した第2の実施の形態と同様の効果を得
ることができるのに加えて、部品点数を減らすことが可
能となる。
As described above, in the electric vehicle power supply device according to the present embodiment, the two auxiliary reactors 6 are made into a one-piece auxiliary reactor 6 and are connected in series between the two switching devices SC and SD of the second arm. Since it is inserted, the same effect as that of the second embodiment described above can be obtained, and the number of parts can be reduced.

【0144】(第6の実施の形態)図12は、本実施の
形態による電気車用電源装置の構成例を示す回路図であ
り、図7と同一部分には同一符号を付してその説明を省
略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
(Sixth Embodiment) FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration example of an electric vehicle power source device according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. Is omitted and only different parts will be described here.

【0145】すなわち、本実施の形態による電気車用電
源装置は、図12に示すように、前記図7における絶縁
トランス9の2次側巻線に中間タップを設け、整流回路
10内のダイオードを2つのみとして、ハーフブリッジ
整流回路とした構成としている。
That is, as shown in FIG. 12, the electric vehicle power supply device according to the present embodiment is provided with an intermediate tap in the secondary winding of the insulating transformer 9 in FIG. Only two are configured as a half-bridge rectifier circuit.

【0146】次に、以上のように構成した本実施の形態
の電気車用電源装置の作用について説明する。
Next, the operation of the electric vehicle power supply device of the present embodiment configured as described above will be described.

【0147】なお、図7と同一部分の作用についてはそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分の作用についての
み述べる。
Description of the operation of the same parts as in FIG. 7 will be omitted, and only the operation of the different parts will be described here.

【0148】図12において、絶縁トランス9の2次側
巻線に中間タップを設け、整流回路10内のダイオード
を2つのみとしてハーフブリッジ整流回路としているこ
とにより、部品点数を減らすことができる。
In FIG. 12, by providing an intermediate tap on the secondary winding of the insulation transformer 9 and forming a half bridge rectification circuit with only two diodes in the rectification circuit 10, the number of parts can be reduced.

【0149】上述したように、本実施の形態による電気
車用電源装置では、絶縁トランス9の2次側巻線に中間
タップを設け、整流回路10内のダイオードを2つのみ
としてハーフブリッジ整流回路とするようにしているの
で、前述した第2の実施の形態と同様の効果を得ること
ができるのに加えて、部品点数を減らすことが可能とな
る。
As described above, in the electric vehicle power supply device according to the present embodiment, the intermediate side tap is provided in the secondary winding of the insulating transformer 9, and the rectifier circuit 10 has only two diodes and the half bridge rectifier circuit. Therefore, the same effect as that of the second embodiment described above can be obtained, and the number of parts can be reduced.

【0150】(その他の実施の形態)尚、本発明は、上
記各実施の形態に限定されるものではなく、実施段階で
はその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施す
ることが可能である。また、各実施の形態は可能な限り
適宜組合わせて実施してもよく、その場合には組合わせ
た作用効果を得ることができる。さらに、上記各実施の
形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される
複数の構成要件における適宜な組合わせにより、種々の
発明を抽出することができる。例えば、実施の形態に示
される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されて
も、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題(の
少なくとも一つ)が解決でき、発明の効果の欄で述べら
れている効果(の少なくとも一つ)が得られる場合に
は、この構成要件が削除された構成を発明として抽出す
ることができる。
(Other Embodiments) The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and can be variously modified and carried out at the stage of carrying out the invention without departing from the spirit thereof. Is. In addition, the respective embodiments may be implemented in combination as appropriate as possible, and in that case, combined operation effects can be obtained. Further, the above-described embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent features. For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements shown in the embodiment, the problem (at least one) described in the section of the problem to be solved by the invention can be solved, and When the effect (at least one) described in the section can be obtained, a structure in which this constituent element is deleted can be extracted as an invention.

【0151】[0151]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電気車用
電源装置によれば、各スイッチングデバイスがゼロ電圧
またはゼロ電流になった時に、各スイッチングデバイス
をオンまたはオフとなるように制御するようにしている
ので、スイッチングデバイスによるスイッチング損失を
低減させて、高周波スイッチング時における装置の変換
効率を高めることが可能となる。
As described above, according to the electric vehicle power supply device of the present invention, each switching device is controlled so as to be turned on or off when the voltage becomes zero voltage or zero current. As a result, it is possible to reduce the switching loss due to the switching device and improve the conversion efficiency of the device during high frequency switching.

【0152】また、本発明の電気車用電源装置によれ
ば、各スイッチングデバイスの通流率、および第1アー
ムと第2アームのオン/オフするタイミングの位相差で
ある時間を同時に制御するようにしているので、過渡的
な負荷変動に対しても、安定してソフトスイッチング動
作を行なうことができ、無駄なスイッチング損失の発生
を防止することが可能となる、すなわち、力電圧変動と
負荷変動時の出力電圧の動的および静的な特性を改善す
ることが可能となる。
Further, according to the electric vehicle power source device of the present invention, the conduction ratio of each switching device and the time which is the phase difference between the ON / OFF timings of the first arm and the second arm are controlled simultaneously. Therefore, soft switching operation can be stably performed even with a transient load fluctuation, and it is possible to prevent wasteful switching loss, that is, force voltage fluctuation and load fluctuation. It is possible to improve the dynamic and static characteristics of the output voltage over time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による電気車用電源装置の第1の実施の
形態を示す回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of an electric vehicle power supply device according to the present invention.

【図2】同第1の実施の形態の電気車用電源装置におけ
る入力回路2の構成例を示す回路図。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of an input circuit 2 in the electric vehicle power supply device of the first embodiment.

【図3】同第1の実施の形態の電気車用電源装置におけ
る絶縁トランス9の内部漏れインダクタンスの等価例を
示す回路図。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an equivalent example of the internal leakage inductance of the insulating transformer 9 in the electric vehicle power supply device of the first embodiment.

【図4】同第1の実施の形態の電気車用電源装置におけ
る制御部20の構成例を示すブロック図。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of a control unit 20 in the electric vehicle power supply device of the first embodiment.

【図5】同第1の実施の形態の電気車用電源装置におけ
る主回路動作時の各部の電圧・電流波形の時系列状態と
各スイッチングデバイスのオン、オフタイミングを示す
図。
FIG. 5 is a diagram showing a time-series state of voltage / current waveforms of respective parts and on / off timings of respective switching devices during main circuit operation in the electric vehicle power supply device of the first embodiment.

【図6】同第1の実施の形態の電気車用電源装置におけ
る無負荷または軽負荷時(負荷電流が少ない場合)の、
主回路動作時の各部の電圧・電流波形の時系列状態と各
スイッチングデバイスのオン、オフタイミングを示す
図。
FIG. 6 is a diagram showing a case of no load or light load (when the load current is small) in the electric vehicle power supply device of the first embodiment;
The figure which shows the time series state of the voltage / current waveform of each part at the time of main circuit operation, and the on / off timing of each switching device.

【図7】本発明による電気車用電源装置の第2の実施の
形態を示す回路図。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a second embodiment of the electric vehicle power supply device according to the present invention.

【図8】同第2の実施の形態の電気車用電源装置におけ
る制御部20の構成例を示すブロック図。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of a control unit 20 in the electric vehicle power supply device according to the second embodiment.

【図9】本発明による電気車用電源装置の第3の実施の
形態を示す回路図。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a third embodiment of an electric vehicle power supply device according to the present invention.

【図10】本発明による電気車用電源装置の第4の実施
の形態を示す回路図。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of an electric vehicle power supply device according to the present invention.

【図11】本発明による電気車用電源装置の第5の実施
の形態を示す回路図。
FIG. 11 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of an electric vehicle power supply device according to the present invention.

【図12】本発明による電気車用電源装置の第6の実施
の形態を示す回路図。
FIG. 12 is a circuit diagram showing a sixth embodiment of an electric vehicle power supply device according to the present invention.

【図13】従来の電気車用電源装置の構成例を示す回路
図。
FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration example of a conventional electric vehicle power supply device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…パンタグラフ(集電装置) 2…入力回路 3…スイッチングデバイス(第1アーム) 4…スイッチングデバイス(第2アーム) 6…補助リアクトル 7…ロスレススナバコンデンサ 8…共振コンデンサ 9…絶縁トランス 10…整流回路 11…フィルタリアクトル 12…フィルタコンデンサ 13…電圧検出器 14…電圧検出信号 17…電流検出器 18…電流検出信号 19…電圧検出信号 20…制御部 91…絶縁トランス巻線 92…漏れインダクタンス。 1 ... Pantograph (current collector) 2 ... Input circuit 3 ... Switching device (first arm) 4 ... Switching device (second arm) 6 ... Auxiliary reactor 7 ... Lossless snubber capacitor 8 ... Resonant capacitor 9 ... Isolation transformer 10 ... Rectifier circuit 11 ... Filter reactor 12 ... Filter capacitor 13 ... Voltage detector 14 ... Voltage detection signal 17 ... Current detector 18 ... Current detection signal 19 ... Voltage detection signal 20 ... Control unit 91 ... Insulation transformer winding 92 ... Leakage inductance.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電車線を入力とするDC/DCコンバー
タ絶縁回路から構成され、スイッチングデバイスが一定
の周波数でスイッチングし、入力の直流電圧の変動と負
荷容量の変動に対して出力電圧を一定に制御する電気車
用電源装置において、 互いに直列に接続された2つの第1のスイッチングデバ
イスと、当該各第1のスイッチングデバイスにそれぞれ
並列に接続されたロスレススナバコンデンサとからなる
第1アーム、および互いに直列に接続された2つの第2
のスイッチングデバイスと、当該各第2のスイッチング
デバイスにそれぞれ直列に接続された補助リアクトルと
からなる第2アームから構成されたフルブリッジ接続の
インバータ回路と、 1次側巻線に漏れインダクタンスを有する絶縁トランス
と、 前記絶縁トランスの2次側巻線に接続され、フルブリッ
ジに接続された4つのダイオードからなる整流回路と、 前記整流回路に直列に接続されたフィルタリアクトル
と、 前記フィルタリアクトルおよび前記整流回路に並列に接
続されたフィルタコンデンサと、 前記フィルタコンデンサの電圧を検出する電圧検出手段
と、 前記インバータ回路と前記絶縁トランスの1次側巻線と
の間に接続された共振コンデンサと、 前記電圧検出手段からの電圧検出信号に基づいて2次電
圧を一定に制御するように、前記各スイッチングデバイ
スの通流率および前記第1アームと第2アームの位相差
の時間を制御し、前記各スイッチングデバイスがゼロ電
流もしくはゼロ電圧スイッチングするように、前記各ス
イッチングデバイスにオン/オフ信号を出力する制御機
能を有する制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする電気車用電源装置。
1. A DC / DC converter insulating circuit having a train line as an input, wherein a switching device switches at a constant frequency to make an output voltage constant with respect to a fluctuation of an input DC voltage and a fluctuation of a load capacitance. In an electric vehicle power supply device to be controlled, a first arm including two first switching devices connected in series with each other, and a lossless snubber capacitor connected in parallel with each of the first switching devices, and each other. Two second connected in series
Switching device and a full-bridge connection inverter circuit composed of a second arm consisting of an auxiliary reactor connected in series with each second switching device, and an insulation having leakage inductance in the primary winding A transformer, a rectifier circuit connected to the secondary winding of the isolation transformer and connected to a full bridge, a filter reactor connected in series to the rectifier circuit, the filter reactor and the rectifier A filter capacitor connected in parallel with the circuit; a voltage detection means for detecting the voltage of the filter capacitor; a resonant capacitor connected between the inverter circuit and the primary winding of the isolation transformer; The secondary voltage is controlled to be constant based on the voltage detection signal from the detection means. Thus, by controlling the conduction ratio of each of the switching devices and the time of the phase difference between the first arm and the second arm, each switching device is turned on / off so that each switching device performs zero current or zero voltage switching. A power supply device for an electric vehicle, comprising: a control unit having a control function of outputting an off signal.
【請求項2】 前記請求項1に記載の電気車用電源装置
において、 前記インバータ回路の出力電流を検出する電流検出手段
を付加し、 前記電流検出手段からの電流検出信号に基づいて前記第
1アーム側のオン時間と前記第2アーム側のオフ時間と
の位相差制御を微調整する機能を、前記制御手段に付加
したことを特徴とする電気車用電源装置。
2. The electric vehicle power supply device according to claim 1, further comprising a current detection unit that detects an output current of the inverter circuit, the first current detection unit based on a current detection signal from the current detection unit. A power supply device for an electric vehicle, wherein a function for finely adjusting a phase difference control between an on time on the arm side and an off time on the second arm side is added to the control means.
【請求項3】 前記請求項2に記載の電気車用電源装置
において、 前記インバータ回路の出力電流を検出する電流検出手段
を、前記絶縁トランスの2次側巻線側の整流回路の後段
のフィルタリアクトルに直列に設けたことを特徴とする
電気車用電源装置。
3. The electric vehicle power supply device according to claim 2, wherein the current detection means for detecting the output current of the inverter circuit is a filter at a stage subsequent to the rectification circuit on the secondary winding side of the insulation transformer. An electric vehicle power supply device characterized by being provided in series with a reactor.
【請求項4】 前記請求項2に記載の電気車用電源装置
において、 前記共振コンデンサを、前記絶縁トランスの2次側巻線
と前記整流回路との間に設けたことを特徴とする電気車
用電源装置。
4. The electric vehicle power supply device according to claim 2, wherein the resonant capacitor is provided between the secondary winding of the insulation transformer and the rectifier circuit. Power supply.
【請求項5】 前記請求項2に記載の電気車用電源装置
において、 前記2つの補助リアクトルを直列接続して一体型とし
て、前記2つの第2のスイッチングデバイスの直列接続
点に接続し、かつ前記2つの補助リアクトルの直列接続
点を前記共振コンデンサの片側に接続したことを特徴と
する電気車用電源装置。
5. The electric vehicle power supply device according to claim 2, wherein the two auxiliary reactors are connected in series to form an integral type, and are connected to a series connection point of the two second switching devices, and A power supply device for an electric vehicle, wherein a series connection point of the two auxiliary reactors is connected to one side of the resonance capacitor.
【請求項6】 前記請求項2に記載の電気車用電源装置
において、 前記絶縁トランスの2次側巻線に中間タップを設け、 前記整流回路内のダイオードを2つのみとしてハーフブ
リッジ整流回路としたことを特徴とする電気車用電源装
置。
6. The electric vehicle power supply device according to claim 2, wherein an intermediate tap is provided on the secondary side winding of the insulation transformer, and a half bridge rectification circuit is provided with only two diodes in the rectification circuit. An electric vehicle power supply device characterized by the above.
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