JP2009273336A - 共振型電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、補助コンデンサに電荷が残っている状態で主スイッチング素子がＯＮしたとき、主スイッチング素子のスイッチングノイズを抑制できる共振型電力変換装置を提供する。
【解決手段】
共振型電力変換装置において、直流電源Ｅ、入力コンデンサＣｉｎ、出力コンデンサＣｏｕｔ、メインスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４、主リアクトルＬ２、補助リアクトルＬ１，Ｌ３、補助コンデンサＣ１〜Ｃ４、補助スイッチング素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａ、補助ダイオードＤ１〜Ｄ４、補助ダイオードＤ_RB1〜Ｄ_RB4、入力電圧センサ２、主リアクトル電流センサ４、出力電圧センサ６及び負荷８を具備する。補助リアクトルＬ１を補助ダイオードＤ２のカソードと補助ダイオードＤ１のアノードの接続点と主スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の接続点の間に設け、補助リアクトルＬ２を補助ダイオードＤ３のアノードと補助ダイオードＤ４のカソードの接続点と主スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の接続点の間に設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、双方向の昇圧回路及び降圧回路を備えた共振型電力変換装置に関する。

ハイブリッド自動車、燃料電池車両や電気自動車等の電動車両などでは、発電電動機（モータジェネレータ、以下、モータと略す）により、駆動力が生成され、車軸に伝達される。車両の走行状態に応じた最適な駆動力を得るために、直流電源の直流電圧を昇圧回路により、所望の電圧に昇圧し、該昇圧電圧に基づき、モータの駆動力を得ている。また、モータで発電した電圧を降圧回路により、所望の電圧に降圧し、該降圧電圧に基づき、直流電源に回生している。

このとき、モータ効率及びインバータ効率の観点より、最適な電圧でモータの駆動やモータの回生が求められている。そのため、高電圧バッテリ（直流電源）の直流電圧を所望の電圧に昇圧又は降圧して、モータの駆動や、モータの所望の出力電圧を降圧又は昇圧して、高圧バッテリの充電をする双方向昇降圧コンバータが求められている。

高出力及び高効率を実現するためには、スイッチング損失をできるだけ低減し、高周波化し、出来るだけ小型化することが必要となる。このためには、スイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦを零電流スイッチング（ＺＣＳ）や零電圧スイッチング（ＺＶＴ）によるソフトスイッチング、並びに主スイッチング素子のＯＮ時に、出力ダイオードや還流ダイオードに蓄積されたリカバリ電流を消滅させる技術が必要となる。ここで、リカバリ電流とは、主スイッチング素子がＯＮして、出力ダイオードや還流ダイオードが逆バイアスされる際に、出力ダイオードや還流ダイオードに蓄積された電荷により主スイッチング素子に流れる電流をいう。

共振型電力変換装置として、ＳＡＺＺ（Ｓｎｕｂｂｅｒ Ａｓｓｉｓｔ Ｚｅｒｏ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｚｅｒｏ ｃｕｒｒｅｎｔ）双方向昇降圧チョッパ回路が提案されている。ＳＡＺＺ双方向昇降圧回路は、双方向昇降圧のための４個の主スイッチング素子と、リカバリ電流消滅のための４個の補助スイッチング素子と、主スイッチング素子のＺＶＴによるスイッチングするための４個の補助コンデンサ（スナバコンデンサ）や補助ダイオード及び２つの補助リアクトルを備えている。

ＳＡＺＺ双方向昇降圧チョッパ回路についての先行技術としては、特許文献１がある。特許文献１には、補助スイッチング素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａをＯＮして、出力ダイオードや還流ダイオードのリカバリ電流を消滅させるためのリカバリ電流消滅回路を補助リアクトルＬ１，Ｌ３や補助スイッチング素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａにより構成するとともに、補助コンデンサＣ１〜Ｃ４の電荷を放電して、主スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４をソフトスイッチするために、補助コンデンサＣ１〜Ｃ４、補助リアクトルＬ１又はＬ３及び補助スイッチング素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａにより、部分共振回路を構成することが記載されている。
特開２００７−２７４７７８号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたＳＡＺＺ双方向チョッパ回路では以下の問題点があった。特許文献１では、補助リアクトルＬ１が補助ダイオードＤ_RB3と補助ダイオードＤ_RB4の接続点と補助ダイオードＤ１と補助ダイオードＤ２の接続点の間に設けられ、補助リアクトルＬ３が補助ダイオードＤ_RB1と補助ダイオードＤ_RB2の接続点と補助ダイオードＤ４と補助ダイオードＤ３の接続点の間に設けられていることから、主スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４をＯＮしたときに、補助コンデンサＣ１〜Ｃ４に電荷が残っていると、補助コンデンサＣ１〜Ｃ４に接続される補助ダイオードＤ１〜Ｄ４が逆バイアスされて、補助ダイオードＤ１〜Ｄ４を通して、主スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４に短絡電流が流れてしまう。

例えば、高圧バッテリ（直流電圧）から負荷側に昇圧する順方向昇圧時において、主スイッチング素子Ｓ１をＯＮしたとき、補助コンデンサＣ１の正極→補助ダイオードＤ１→主スイッチング素子Ｓ１→補助コンデンサＣ１の負極へと短絡電流が流れてしまう。

そのため、主スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のスイッチング損失やスイッチングノイズが発生するという問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、補助コンデンサに電荷が残っている状態で主スイッチング素子がＯＮしたとき、主スイッチング素子のスイッチング損失及びスイッチングノイズを抑制できる共振型電力変換装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明によると、正極側の第１端子及び負極側の第２端子と正極側の第３端子及び負極側の第４端子との間で昇圧動作及び降圧動作を双方向に行う共振型電力変換装置であって、前記第１及び第２端子間に直列に接続され、正極側に配置された第１主スイッチング素子及び負極側に配置された第２主スイッチング素子と、前記第１及び第２主スイッチング素子にそれぞれ逆並列に接続された第１及び第２主ダイオードと、前記第１及び第２端子間に設けられ、正極側に直列に接続された第１補助コンデンサ及び第１補助ダイオード、並びに負極側に直列に接続された第２補助ダイオード及び第２補助コンデンサと、前記第３及び第４端子間に直列に接続され、正極側に配置された第３主スイッチング素子及び負極側に配置された第４主スイッチング素子と、前記第３及び第４主スイッチング素子にそれぞれ逆並列に接続された第３及び第４主ダイオードと、前記第３及び第４端子間に設けられ、正極側に直列に接続された第３補助コンデンサ及び第３補助ダイオード、並びに負極側に直列に接続された第４補助ダイオード及び第４補助コンデンサと、前記第１及び第２主スイッチング素子の接続点と前記第３及び第４主スイッチング素子の接続点の間に直列に接続された第１補助リアクトル、主リアクトル及び第２補助リアクトルと、前記双方向の昇圧動作及び降圧動作のそれぞれの動作において、前記第１〜第４主ダイオードに蓄積された電荷を放出するために、前記第１及び第２補助リアクトル及び前記第１〜第４補助ダイオードのそれぞれとともに第１〜第４リカバリ電流消滅回路をそれぞれ構成するとともに、前記第１又は第２補助リアクトル及び前記第１〜第４補助コンデンサのそれぞれとともに第１〜第４部分共振回路をそれぞれ構成する第１〜第４補助スイッチング素子とを具備し、前記第１補助リアクトルは、前記第１及び第２補助ダイオードの接続点と前記第１及び第２主スイッチング素子の接続点との間に設けられ、前記第２補助リアクトルは、前記第３及び第４補助ダイオードの接続点と前記第３及び第４主スイッチング素子との接続点との間に設けられていることを特徴とする共振型電力変換装置が提供される。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、前記第１及び第２補助リアクトルの両端の電圧値、前記主リアクトルの電流値並びに前記第１及び第２補助リアクトルのインダクタンスに基づいて、現時刻から前記第１〜第４の主ダイオードのそれぞれに流れる電流が零となり前記第１〜第４主ダイオードのそれぞれの電荷が消滅するまでのリカバリ電流消滅期間を算出するリカバリ電流消滅期間算出手段と、前記リカバリ電流消滅期間に基づいて前記第１〜第４部分共振回路を構成する前記第１〜第４補助コンデンサのそれぞれの蓄積電荷が最小となるまでの現時刻からの遅延時間を算出し、前記遅延時間だけ前記第１〜第４主スイッチング素子のそれぞれよりも先に前記第１〜第４補助スイッチング素子がそれぞれＯＮするように制御する制御手段とを具備したことを特徴とする共振型電力変換装置が提供される。

請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明において、前記制御手段は、前記リカバリ電流消滅期間と、前記第１〜第４部分共振回路における前記第１〜第４補助コンデンサのそれぞれの両端電圧の時間変化における半周期とを加算した時間を前記遅延時間とする共振型電力変換装置が提供される。

請求項１記載の発明によれば、第１補助リアクトルは、第１及び第２補助ダイオードの接続点と第１及び第２主スイッチング素子の接続点との間に設けられ、第２補助リアクトルは、第３及び第４補助ダイオードの接続点と第３及び第４主スイッチング素子との接続点との間に設けられているので、第１〜第４主コンデンサをＯＮする時刻において第１〜第４補助コンデンサに残存電荷が存在する場合、第１又は第２補助リアクトルを通して、第１〜第４主スイッチング素子に放電電流が流れ、第１又は第２補助リアクトルにより放電電流の立ち上がり及び立ち下りが抑制される。そのため、第１〜第４主スイッチング素子のスイッチング損失及びスイッチングノイズを抑制できる。また、第１〜第４補助スイッチング素子にはリカバリ電流を消滅させるための電流が第１及び第２補助リアクトルを通して流れ、第１及び第２補助リアクトルにより抑制されるので、第１〜第４補助スイッチング素子のスイッチング損失及びスイッチングノイズを低減できる。

請求項２記載の発明によれば、第１〜第４補助コンデンサのそれぞれの残存電荷が最小となる時刻で第１〜第４主スイッチング素子をＯＮするので、第１〜第４主スイッチング素子のスイッチング損失及びスイッチングノイズを最小にできる。

請求項３記載の発明によれば、リカバリ電流消滅期間と、第１〜第４部分共振回路における第１〜第４補助コンデンサのそれぞれの両端電圧の時間変化における半周期とを加算した時間を遅延時間として算出するので、第１〜第４補助コンデンサのそれぞれの残存電荷が最小となる時刻を正確に算出することができ、第１〜第４主スイッチング素子のスイッチング損失及びスイッチングノイズを正確に最小にできる。

図１は本発明の実施形態による共振型電力変換装置としての双方向昇降圧回路の構成図である。図１に示すように、本発明の双方向昇降圧回路は、直流電源Ｅ、入力コンデンサＣｉｎ、出力コンデンサＣｏｕｔ、メインスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４、主リアクトルＬ２、補助リアクトルＬ１，Ｌ３、補助コンデンサＣ１〜Ｃ４、補助スイッチング素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａ、補助ダイオードＤ１〜Ｄ４、補助ダイオードＤ_RB1〜Ｄ_RB4、入力電圧センサ２、主リアクトル電流センサ４、出力電圧センサ６及び負荷８を具備する。

直流電源Ｅは、負荷８に出力コンデンサＣｏｕｔを通して電力供給するための蓄電装置であり、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などであり、複数の単電池がモジュール化された複数のバッテリブロックが直列接続されている。直流電源Ｅはキャパシタでも良い。入力コンデンサＣｉｎは負荷８からの電圧を平滑化し、直流電源Ｅを充電するためのコンデンサであり、正極が直流電源Ｅの正極に接続され、負極が直流電源Ｅの負極に接続されている。負荷８はインバータ及びモータ等である。

メインイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４は、直流電源Ｅ（入力コンデンサＣｉｎ）から負荷８（出力コンデンサＣｏｕｔ）への昇圧（順方向昇圧）、直流電源Ｅ（入力コンデンサＣｉｎ）から負荷８（出力コンデンサＣｏｕｔ）への降圧（順方向降圧）、負荷８（出力コンデンサＣｏｕｔ）から直流電源Ｅ（入力コンデンサＣｉｎ）への昇圧（逆方向昇圧）、負荷８（出力コンデンサＣｏｕｔ）から直流電源Ｅ（入力コンデンサＣｉｎ）への降圧（逆方向降圧）を行うためのスイッチであり、主スイッチング素子及び主ダイオードで構成される。以下、主スイッチング素子及び主ダイオードを符号Ｓ１〜Ｓ４で表す。

順方向昇圧では、主スイッチング素子Ｓ１がＯＮ／ＯＦＦ、主スイッチング素子Ｓ４が常時ＯＮ、主スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３が常時ＯＦＦされる。順方向降圧では、主スイッチング素子Ｓ４がＯＮ／ＯＦＦ、主スイッチング素子Ｓ２が常時ＯＮ、主スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３が常時ＯＦＦされる。逆方向昇圧では、主スイッチング素子Ｓ３がＯＮ／ＯＦＦ、主スイッチング素子Ｓ２が常時ＯＮ、主スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４が常時ＯＦＦされる。逆方向降圧では、主スイッチング素子Ｓ２がＯＮ／ＯＦＦ、主スイッチング素子Ｓ４が常時ＯＮ、主スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３が常時ＯＦＦする。

主スイッチング素子（第１主スイッチング素子）Ｓ４は、例えば、ＩＧＢＴ素子で構成され、コレクタが入力コンデンサＣｉｎの正極（第１端子）に接続され、エミッタが補助リアクトルＬ３の一端及び主スイッチング素子Ｓ３のコレクタに接続されている。主スイッチング素子Ｓ４に逆並列に主ダイオードＳ４が接続されている。主ダイオードＳ４は、アノードが主スイッチング素子Ｓ４のエミッタ及び補助リアクトルＬ３の一端に接続され、カソードが主スイッチング素子Ｓ４のコレクタ及び入力コンデンサＣｉｎの正極に接続されている。

補助コンデンサ（第１補助コンデンサ）Ｃ４は、順方向降圧のときに、主スイッチング素子Ｓ４のターンオフをソフトスイッチにより行い、第１部分共振回路により主ダイオードＳ４をターンＯＮして、主スイッチング素子Ｓ４をソフトスイッチするためのコンデンサである。第４補助コンデンサＣ４は、正極が直流電源Ｅの正極、主スイッチング素子Ｓ４のコレクタ及び主ダイオードＳ４のカソードに接続され、負極が補助スイッチング素子Ｓ４ａのエミッタ及び補助ダイオードＤ４のアノードに接続されている。

補助スイッチング素子（第１補助スイッチング素子）Ｓ４ａは、順方向降圧のときに、主ダイオードＳ３の電荷を消滅させるための第１リカバリ電流消滅回路及び第１部分共振回路を構成するスイッチであり、エミッタが補助コンデンサＣ４の負極及び補助ダイオードＤ４のアノードに接続され、コレクタが補助ダイオードＤ_RB4のカソードに接続されている。

補助ダイオード（第１補助ダイオード）Ｄ４は、第１リカバリ電流消滅回路を構成するダイオードであり、アノードが補助スイッチング素子Ｓ４ａのエミッタ及び補助コンデンサＣ４の負極に接続され、カソードが補助リアクトルＬ３の他端、補助ダイオードＤ３のアノード及び主リアクトルＬ２の一端に接続されている。

補助ダイオードＤ_RB4は、補助スイッチング素子Ｓ４ａとともに第１リカバリ電流消滅回路及び第１部分共振回路を形成するダイオードであり、アノードが主リアクトルＬ２の他端、補助スイッチング素子Ｄ_RB3のカソード、補助リアクトルＬ１の一端、補助ダイオードＤ２のカソード及び補助ダイオードＤ１のアノードに接続されている。

主スイッチング素子（第２主スイッチング素子）Ｓ３は、例えば、ＩＧＢＴ素子で構成され、コレクタが主スイッチング素子Ｓ４のエミッタ及び補助リアクトルＬ３の一端に接続され、エミッタが直流電源Ｅの負極（第２端子）に接続されている。主スイッチング素子Ｓ３に逆並列に主ダイオードＳ３が接続されている。主ダイオードＳ３は、アノードが主スイッチング素子Ｓ３のエミッタ及び直流電源Ｅの負極に接続され、カソードが主スイッチング素子Ｓ３のコレクタ及び補助リアクトルＬ３の一端に接続されている。

補助コンデンサ（第２補助コンデンサ）Ｃ３は、逆方向昇圧時、主スイッチング素子Ｓ３のターンオフをソフトスイッチにより行い、第２部分共振回路を形成して主ダイオードＳ３をターンＯＮし、主スイッチング素子Ｓ３をソフトスイッチするコンデンサである。補助コンデンサＣ３は、正極が補助ダイオードＤ３のカソード及び補助スイッチング素子Ｓ３ａのコレクタに接続され、負極が直流電源Ｅの負極に接続されている。

補助スイッチング素子（第２補助スイッチング素子）Ｓ３ａは、逆方向昇圧時、主ダイオードＳ４の電荷を消滅させる第２リカバリ電流消滅回路及び第２部分共振回路を構成するスイッチであり、コレクタが補助ダイオードＤ３のカソード及び補助コンデンサＣ３の正極に接続され、エミッタが補助ダイオードＤ_RB3のアノードに接続されている。

補助ダイオード（第２補助ダイオード）Ｄ３は、第２リカバリ電流消滅回路を形成するダイオードであり、アノードが補助リアクトルＬ３の他端、主リアクトルＬ２の一端及び第４補助ダイオードＤ４のカソードに接続され、カソードが補助スイッチング素子Ｓ３ａのコレクタ及び補助コンデンサＣ３の正極に接続されている。

補助ダイオードＤ_RB3は、補助スイッチング素子Ｓ３ａとともに第２リカバリ電流消滅回路及び第２部分共振回路を形成するダイオードであり、アノードが補助スイッチング素子Ｓ３ａのエミッタに接続され、カソードが主リアクトルＬ２の他端、補助スイッチング素子Ｄ_RB4のアノード、補助リアクトルＬ１の一端、補助ダイオードＤ２のカソード及び補助ダイオードＤ１のアノードに接続されている。

主スイッチング素子（第３主スイッチング素子）Ｓ２は、例えば、ＩＧＢＴ素子で構成され、コレクタが出力コンデンサＣｏｕｔの正極（第３端子）及び補助コンデンサＣ２の正極に接続され、エミッタが補助リアクトルＬ１の他端及び主スイッチング素子Ｓ１のコレクタに接続されている。主スイッチング素子Ｓ２に逆並列に主ダイオード（第３主ダイオード）Ｓ２が接続されている。主ダイオードＳ２は、アノードが主スイッチング素子Ｓ２のエミッタ及び補助リアクトルＬ１の他端に接続され、カソードが補助コンデンサＣ２の正極及び主スイッチング素子Ｓ２のコレクタに接続されている。

補助コンデンサ（第３補助コンデンサ）Ｃ２は、逆方向降圧時、主スイッチング素子Ｓ２のターンオフをソフトスイッチにより行い、第３部分共振回路を形成して主ダイオードＳ２をターンオンし、主スイッチング素子Ｓ２をソフトスイッチするコンデンサである。補助コンデンサＣ２は、正極が主スイッチング素子Ｓ２のコレクタ、主ダイオードＳ２のカソード及び出力コンデンサＣｏｕｔの正極に接続され、負極が補助スイッチング素子Ｓ２ａのエミッタ及び補助ダイオードＤ２のアノードに接続されている。

補助スイッチング素子（第３補助スイッチング素子）Ｓ２ａは、逆方向降圧時、主ダイオードＳ１の電荷を消滅させる第３リカバリ電流消滅回路及び第３部分共振回路を形成するスイッチであり、コレクタが補助ダイオードＤ_RB2のカソードに接続され、エミッタが補助コンデンサＣ２の負極及び補助ダイオードＤ２のアノードに接続されている。

補助ダイオード（第３補助ダイオード）Ｄ２は、第３リカバリ電流消滅回路を形成するダイオードであり、アノードが補助スイッチング素子Ｓ２ａのエミッタ、補助コンデンサＣ２の負極に接続され、カソードが主リアクトルＬ２の他端、補助リアクトルＬ１の一端及び補助ダイオードＤ１のアノードに接続されている。

補助ダイオードＤ_RB3は、補助スイッチング素子Ｓ２ａとともに第３リカバリ電流消滅回路及び第３部分共振回路を形成するダイオードであり、アノードが補助リアクトルＬ３の他端、補助ダイオードＤ３のアノード、補助ダイオードＤ４のカソード及び主リアクトルＬ２の一端に接続され、カソードが補助スイッチング素子Ｓ２ａのコレクタに接続されている。

主スイッチング素子（第４主スイッチング素子）Ｓ１は、例えば、ＩＧＢＴ素子で構成され、コレクタが補助リアクトルＬ１の他端及び主スイッチング素子Ｓ２のエミッタに接続され、エミッタが直流電源Ｅの負極（第４端子）に接続されている。主スイッチング素子Ｓ１に逆並列に主ダイオード（第４主ダイオード）Ｓ１が接続されている。主ダイオードＳ１は、アノードが主スイッチング素子Ｓ１のエミッタ及び直流電源Ｅの負極に接続され、カソードが補助リアクトルＬ１の他端、主スイッチング素子Ｓ２のエミッタ及び主スイッチング素子Ｓ１のコレクタに接続されている。

補助コンデンサ（第４補助コンデンサ）Ｃ１は、順方向昇圧時、主スイッチング素子Ｓ１のターンオフをソフトスイッチにより行い、第４部分共振回路を形成して主ダイオードＳ１をターンオンし、主スイッチング素子Ｓ１をソフトスイッチするコンデンサである。補助コンデンサＣ１は、正極が補助ダイオードＤ１のカソード及び補助スイッチング素子Ｓ１ａのコレクタに接続され、負極が直流電源Ｅの負極に接続されている。

補助スイッチング素子（第４補助スイッチング素子）Ｓ１ａは、順方向昇圧時、主ダイオードＳ２の電荷を消滅させる第４リカバリ電流消滅回路及び第４部分共振回路を形成するスイッチであり、コレクタが補助ダイオードＤ１のカソード及び補助コンデンサＣ１の正極に接続され、エミッタが補助ダイオードＤ_RB1のアノードに接続されている。

補助ダイオード（第４補助ダイオード）Ｄ１は、第４リカバリ電流消滅回路を形成するダイオードであり、アノードが主リアクトルＬ２の他端、補助リアクトルＬ１の一端及び補助ダイオードＤ２のカソードに接続され、カソードが補助スイッチング素子Ｓ１ａのコレクタ及び補助コンデンサＣ１の正極に接続されている。

補助ダイオードＤ_RB1は、補助スイッチング素子Ｓ１ａとともに第４リカバリ電流消滅回路及び第４部分共振回路を形成するダイオードであり、アノードが補助スイッチング素子Ｓ１ａのエミッタに接続され、カソードが補助リアクトルＬ３の他端、主リアクトルＬ２の一端及び補助ダイオードＤ_RB2のアノードに接続されている。

補助リアクトル（第１補助リアクトル）Ｌ３は、補助リアクトルＬ１とともに第１〜第４リカバリ電流消滅回路の構成、順方向昇圧及び逆方向降圧時、第１及び第２部分共振回路の構成、及び主スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４のＯＮ時、補助コンデンサＣ３，Ｃ４の放電電流の立ち上がり及び立ち下りを抑制するリアクトルであり、一端が主スイッチング素子Ｓ４のエミッタ及び主スイッチング素子Ｓ３のコレクタに接続され、他端が補助ダイオードＤ４のカソード、補助ダイオードＤ３のアノード、主リアクトルＬ２の一端、補助ダイオードＤ_RB2のアノード及び補助ダイオードＤ_RB1のカソードに接続されている。即ち、補助リアクトルＬ３は、補助ダイオードＤ３，Ｄ４の接続点と主スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の接続点の間に設けられている。

補助リアクトル（第２補助リアクトル）Ｌ１は、補助リアクトルＬ２とともに第１〜第４リカバリ電流消滅回路の構成、順方向降圧及び逆方向昇圧時、第４及び第３部分共振回路の構成、及び主スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のＯＮ時、補助コンデンサＣ１，Ｃ２の放電電流の立ち上がり及び立ち下りを抑制するリアクトルであり、一端が主リアクトルＬ２の他端、補助ダイオードＤ_RB3のカソード、補助ダイオードＤ_RB4のアノード、補助ダイオードＤ１のアノード及び補助ダイオードＤ２のカソードに接続され、他端は、主スイッチング素子Ｓ２のエミッタ及び主スイッチング素子Ｓ１のコレクタに接続されている。即ち、補助リアクトルＬ１は、補助ダイオードＤ１，Ｄ２の接続点と主スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の接続点の間に設けられている。

主リアクトルＬ２は、磁気エネルギーを蓄積して、双方向昇降圧を行うためのリアクトルであり、一端が補助リアクトルＬ３の他端、補助ダイオードＤ３のアノード及び補助ダイオードＤ４のカソードに接続され、他端が補助ダイオードＤ_RB3のカソード、補助ダイオードＤ_RB4のアノード及び補助リアクトルＬ１の一端に接続されている。

入力電圧センサ２は直流電源Ｅの電圧を検出して、電圧に対応する電気信号を出力するセンサである。主リアクトル電流センサ４は、主リアクトルＬ２に流れる電流を検出するセンサであり、例えば、主リアクトルＬ２の他端と補助ダイオードＤ_RB3のカソード及び補助ダイオードＤ_RB4のアノードの間に設けられている。出力電圧センサ６は、出力コンデンサＣｏｕｔの電圧を検出するセンサである。まず、ＳＡＺＺ双方向昇降圧回路の双方向の昇圧・降圧動作の説明をする。

（ａ） 順方向昇圧の場合
順方向昇圧時は、主スイッチング素子Ｓ４は常時ＯＮ、主スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３は常時ＯＦＦ、主スイッチング素子Ｓ１はＯＮ／ＯＦＦ、補助スイッチング素子Ｓ２ａ，Ｓ３ａ，Ｓ４ａは常時ＯＦＦ、補助スイッチング素子Ｓ１ａはＯＮ／ＯＦＦされる。

ＭＯＤＥ１は、補助コンデンサＣ１が充電されている状態で補助スイッチング素子Ｓ１ａのみをオンし、主ダイオードＳ２（出力ダイオード）の蓄積電荷を消滅させるための状態である。補助スイッチング素子Ｓ１ａをオンにすると、（４）に示すように、出力側から入力側に電流が流れる。

即ち、（４）に示すように、出力コンデンサＣｏｕｔ→主ダイオードＳ２→補助リアクトルＬ１→補助ダイオードＤ１→補助スイッチング素子Ｓ１ａ→補助ダイオードＤ_RB1→補助リアクトルＬ３→主ダイオードＳ４→入力コンデンサＣｉｎに主ダイオードＳ２の蓄積電荷を消滅させるための電流が流れる。ここで、補助リアクトルＬ１，Ｌ３により、（４）に示す電流は、０から徐々に増加し、補助スイッチング素子Ｓ１ａはＺＣＳ（零電流スイッチング）でターンオンする。一方、（６）に示すように、入力コンデンサＣｉｎ→→主スイッチング素子Ｓ４→補助リアクトルＬ３→主リアクトルＬ２→補助リアクトルＬ１→主ダイオードＳ２→出力コンデンサＣｏｕｔへの順方向の電流が流れている。

ＭＯＤＥ１では、主スイッチング素子Ｓ１はＯＦＦのままである。ＭＯＤＥ３が開始される時刻で主スイッチング素子Ｓ１がＯＮするように、後述のように、主スイッチング素子Ｓ１がＯＮする時刻よりも可変遅延時間Ｔｄ１（ｔ）だけ前に補助スイッチング素子Ｓ１ａがＯＮするよう制御する。（４）に示すリカバリ電流を消滅させるための出力側から入力側に流れる電流と（６）に示す入力側から出力側に流れる電流が等しくなると、主ダイオードＳ２の電流が零電流となり、主ダイオードＳ２に蓄積された電荷が消滅する。

ＭＯＤＥ２は、主リアクトルＬ２に流れる電流と補助スイッチング素子Ｓ１ａに流れる電流が等しくなり、主ダイオードＳ２に流れる電流が零となり、補助スイッチング素子Ｓ１ａのターンオンによる共振モードの状態である。この状態では、主ダイオードに流れる電流が零となったことから、（１０）に示すように、主リアクトルＬ２→補助ダイオードＤ１→補助スイッチング素子Ｓ１ａ→補助ダイオードＤ_RB1→主リアクトルＬ２のループで還流電流が流れる。

すると、補助リアクトルＬ１の他端の主ダイオードＳ２からのバイアスが解放されて、（８）に示すように、補助コンデンサＣ１→補助スイッチング素子Ｓ１ａ→補助ダイオードＤ_RB1→補助リアクトルＬ３→主ダイオードＳ４→入力コンデンサＣｉｎ→補助コンデンサＣ１によりＬＣ部分共振回路が形成され、補助コンデンサＣ１の放電が始まり、補助リアクトルＬ３を流れる電流はＬＣ共振する。その後、補助コンデンサＣ１のエネルギーは補助リアクトルＬ３に移行する。そして、補助コンデンサＣ１の放電が終了して、補助コンデンサＣ１の電荷が消滅又は最小となり、補助コンデンサＣ１の電圧は零又は最小となる。

ＭＯＤＥ３は、補助コンデンサＣ１の電圧が零又は最小となり、主スイッチング素子Ｓ１のターンオンがＺＶＺＣＴ動作を行う状態である。補助コンデンサＣ１の電圧が零になった状態では、補助リアクトルＬ３に逆起電力が発生し、主ダイオードＳ１がＯＮして、（１２）に示すように、主ダイオードＳ１→補助リアクトルＬ１→補助ダイオードＤ１→補助スイッチング素子Ｓ１ａ→補助ダイオードＤ_RB1→補助リアクトルＬ３→主ダイオードＳ４→入力コンデンサＣｉｎ→主ダイオードＳ１の経路により、第２補助リアクトルＬ３に蓄えられたエネルギーが反転電流として流れ始める。補助コンデンサＣ１の電圧が零又は最小となったとき、主スイッチング素子Ｓ１をＯＮする。

主スイッチング素子Ｓ１をＯＮした時、補助コンデンサＣ１に電荷が残存していると、補助ダイオードＤ１が逆バイアスされて、補助コンデンサＣ１→補助ダイオードＤ１→補助リアクトルＬ１→主スイッチング素子Ｓ１→補助コンデンサＣ１に放電電流が流れる。このとき、後述するように、放電電流の立ち上がり及び立ち下がりは補助リアクトルＬ１のインダクタンスにより抑制されて、主スイッチング素子Ｓ１のスイッチング損失及びスイッチングノイズが抑制される。

また、主スイッチング素子Ｓ１をＯＮすると、（１６）に示すように、入力コンデンサＣｉｎ→主スイッチング素子Ｓ４→補助リアクトルＬ３→主リアクトルＬ２１補助リアクトルＬ１→主スイッチング素子Ｓ１→入力コンデンサＣｉｎの経路により電流が流れる。

ＭＯＤＥ４は、主スイッチング素子Ｓ１がＯＮしている状態である。この状態では、（１６）に示すように、入力コンデンサＣｉｎ→主スイッチング素子Ｓ４→補助リアクトルＬ３→主リアクトルＬ２→補助リアクトルＬ１→主スイッチング素子Ｓ１→入力コンデンサＣｉｎの経路により電流が流れて、主リアクトルＬ２にエネルギーが蓄積される。

ＭＯＤＥ５は、主スイッチング素子Ｓ１及び補助スイッチング素子Ｓ１ａがターンオフしている状態である。この状態では、補助スイッチング素子Ｓ１ａのターンオフについては、補助コンデンサＣ１の放電が終了しているので、補助スイッチング素子Ｓ１ａには電流が流れていない。そのため、補助スイッチング素子Ｓ１ａはＺＣＳでターンオフする。更に、（１８）に示すように、入力コンデンサＣｉｎ→主スイッチング素子Ｓ４→補助リアクトルＬ３→主リアクトルＬ２→補助ダイオードＤ１→補助コンデンサＣ１→入力コンデンサＣｉｎの経路にて電流が流れて、補助コンデンサＣ１が充電される。補助コンデンサＣ１が充電されることにより、主スイッチング素子Ｓ１のターンオフは、ＺＶＴとなる。

ＭＯＤＥ６は、主スイッチング素子Ｓ１がＯＦＦしている状態である。補助コンデンサＣ１が充電されて、出力側の電圧に等しくなると、主ダイオードＳ２がＯＮし、（１９）に示すように、入力コンデンサＣｉｎ→主スイッチング素子Ｓ４→補助リアクトルＬ３→主リアクトルＬ２→補助リアクトルＬ１→主ダイオードＳ２→出力コンデンサＣ４の経路にて電流が流れて、主リアクトルＬ２に貯められたエネルギーが負荷８側に流れ出す。以上のＭＯＤＥ１〜ＭＯＤＥ６を繰り返す。

（ｂ） 順方向降圧の場合
順方向降圧時は、主スイッチング素子Ｓ２は常時ＯＮ、主スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３は常時ＯＦＦ、主スイッチング素子Ｓ４はＯＮ／ＯＦＦ、補助スイッチング素子Ｓ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３ａは常時ＯＦＦ、補助スイッチング素子Ｓ４ａはＯＮ／ＯＦＦされる。

ＭＯＤＥ１は、補助コンデンサＣ４が充電されている状態で補助スイッチング素子Ｓ４ａのみをオンし、主ダイオード（還流ダイオード）Ｓ３の蓄積電荷を消滅させるための状態である。補助スイッチング素子Ｓ４ａをオンにすると、（２０）に示すように、出力側から入力側に電流が流れる。

即ち、（２０）に示すように、出力コンデンサＣｏｕｔ→主スイッチング素子Ｓ２→補助リアクトルＬ１→補助ダイオードＤ_RB4→補助スイッチング素子Ｓ４ａ→補助ダイオードＤ４→補助リアクトルＬ３→主ダイオードＳ３→出力コンデンサＣｏｕｔに主ダイオードＳ３の蓄積電荷を消滅させるための電流が流れる。補助リアクトルＬ１，Ｌ３により、（２０）に示す電流は、０から徐々に増加し、補助スイッチング素子Ｓ４ａはＺＣＳ（零電流スイッチング）でターンオンする。一方、（２４）に示すように、主ダイオードＳ３→補助リアクトルＬ３→主リアクトルＬ２→補助リアクトルＬ１→主ダイオードＳ２→出力コンデンサＣｏｕｔへの順方向の還流電流が流れている。

ＭＯＤＥ１では、主スイッチング素子Ｓ４はＯＦＦのままである。ＭＯＤＥ３が開始される時刻で主スイッチング素子Ｓ２がＯＮするように、後述のように、主スイッチング素子Ｓ２がＯＮする時刻よりも可変遅延時間Ｔｄ２（ｔ）だけ前に補助スイッチング素子Ｓ２ａがＯＮするよう制御する。（２０）に示すリカバリ電流を消滅させるための出力側から入力側に流れる電流と（２４）に示す入力側から出力側に流れる電流が等しくなると、主ダイオードＳ３の電流が零電流となり、主ダイオードＳ３に蓄積された電荷が消滅する。

ＭＯＤＥ２は、主リアクトルＬ２に流れる電流と補助スイッチング素子Ｓ４ａに流れる電流が等しくなり、主ダイオードＳ３に流れる電流が零となり、補助スイッチング素子Ｓ４ａのターンオンによる共振モードの状態である。この状態では、主ダイオードＳ３に流れる電流が零となったことから、（２８）に示すように、主リアクトルＬ２→補助ダイオードＤ_RB4→補助スイッチング素子Ｓ４ａ→補助ダイオードＤ４→主リアクトルＬ２のループで還流電流が流れる。

すると、補助リアクトルＬ３の一端の主ダイオードＳ３からのバイアスが解放されて、（２６）に示すように、補助コンデンサＣ４→入力コンデンサＣｉｎ→出力コンデンサＣｏｕｔ→主スイッチング素子Ｓ２→補助リアクトルＬ１→補助ダイオードＤ_RB4→補助スイッチング素子Ｓ４ａ→補助コンデンサＣ４によりＬＣ部分共振回路が形成され、補助コンデンサＣ４の放電が始まり、補助リアクトルＬ１を流れる電流はＬＣ共振する。その後、補助コンデンサＣ４のエネルギーは補助リアクトルＬ１に移行する。そして、補助コンデンサＣ４の放電が終了して、補助コンデンサＣ４の電荷が消滅又は最小となり、補助コンデンサＣ４の電圧は零又は最小となる。

ＭＯＤＥ３は、補助コンデンサＣ４の電圧が零又は最小となり、主スイッチング素子Ｓ４のターンオンがＺＶＺＣＴ動作を行う状態である。補助コンデンサＣ４の電圧は零になった状態では、補助リアクトルＬ１に逆起電力が発生し、主ダイオードＳ４がＯＮして、（３０）に示すように、主ダイオードＳ４→入力コンデンサＣｉｎ→出力コンデンサＣｏｕｔ→主スイッチング素子Ｓ２→補助リアクトルＬ１→補助ダイオードＤ_RB4→補助スイッチング素子Ｓ４ａ→補助ダイオードＤ４→補助リアクトルＬ３→主ダイオードＳ４の経路により、補助リアクトルＬ１に蓄えられたエネルギーが反転電流として流れ始める。補助コンデンサＣ４の電圧が零又は最小となったとき、主スイッチング素子Ｓ４をＯＮする。

主スイッチング素子Ｓ４をＯＮした時、補助コンデンサＣ４に電荷が残存していると、補助ダイオードＤ４が逆バイアスされて、（３２）に示すように、補助コンデンサＣ４→主スイッチング素子Ｓ４→補助リアクトルＬ３→補助ダイオードＤ４→補助コンデンサＣ４に放電電流が流れる。このとき、後述するように、放電電流の立ち上がり及び立ち下がりは補助リアクトルＬ３のインダクタンスにより抑制されて、主スイッチング素子Ｓ４のスイッチング損失及びスイッチングノイズが抑制される。

また、主スイッチング素子Ｓ４をＯＮすると、（３４）に示すように、入力コンデンサＣｉｎ→主スイッチング素子Ｓ４→補助リアクトルＬ３→主リアクトルＬ２→補助リアクトルＬ１→主ダイオードＳ２→出力コンデンサＣｏｕｔの経路により電流が流れる。

ＭＯＤＥ４は主スイッチング素子Ｓ４がＯＮしている状態である。この状態では、（３４）に示すように、入力コンデンサＣｉｎ→主スイッチング素子Ｓ４→補助リアクトルＬ３→主リアクトルＬ２→補助リアクトルＬ１→主ダイオードＳ２→出力コンデンサＣｏｕｔの経路により電流が流れて、主リアクトルＬ２にエネルギーが蓄積される。

ＭＯＤＥ５は主スイッチング素子Ｓ４及び補助スイッチング素子Ｓ４ａがターンオフしている状態である。この状態では、補助スイッチング素子Ｓ４ａのターンオフについては、補助コンデンサＣ４の放電が終了しているので、補助スイッチング素子Ｓ４ａには電流が流れていない。そのため、補助スイッチング素子Ｓ４ａはＺＣＳでターンオフする。更に、（３６）に示すように、入力コンデンサＣｉｎ→補助コンデンサＣ４→補助ダイオードＤ４→主リアクトルＬ２→補助リアクトルＬ１→主ダイオードＳ２→出力コンデンサＣｏｕｔの経路にて電流が流れて、補助コンデンサＣ４が充電される。補助コンデンサＣ４が充電されることにより、主スイッチング素子Ｓ４のターンオフは、ＺＶＴとなる。

ＭＯＤＥ６は、主スイッチング素子Ｓ４がＯＦＦしている状態である。補助コンデンサＣ４が充電されて、入力側の電圧に等しくなると、主ダイオードＳ３がＯＮし、（３８）に示すように、主ダイオードＳ３→補助リアクトルＬ３→主リアクトルＬ２→補助リアクトルＬ１→主ダイオードＳ２→出力コンデンサＣｏｕｔの経路にて電流が流れて、主リアクトルＬ２に貯められたエネルギーが負荷８側に流れ出す。以上のＭＯＤＥ１〜ＭＯＤＥ６を繰り返す。

（ｃ） 逆方向昇圧の場合
逆方向昇圧時は、主スイッチング素子Ｓ２は常時ＯＮ、主スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４は常時ＯＦＦ、主スイッチング素子Ｓ３はＯＮ／ＯＦＦ、補助スイッチング素子Ｓ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ４ａは常時ＯＦＦ、補助スイッチング素子Ｓ３ａはＯＮ／ＯＦＦされる。

ＭＯＤＥ１は、補助コンデンサＣ３が充電されている状態で補助スイッチング素子Ｓ３ａのみをオンし、主ダイオードＳ４（出力ダイオード）の蓄積電荷を消滅させるための状態である。補助スイッチング素子Ｓ４ａをオンにすると、（５２）に示すように、出力側から入力側に電流が流れる。

即ち、（５２）に示すように、入力コンデンサＣｉｎ→主ダイオードＳ４→補助リアクトルＬ２→補助ダイオードＤ３→補助スイッチング素子Ｓ３ａ→補助ダイオードＤ_RB3→補助リアクトルＬ１→主ダイオードＳ２→出力コンデンサＣｏｕｔに主ダイオードＳ４の蓄積電荷を消滅させるための電流が流れる。ここで、補助リアクトルＬ１，Ｌ３により、（５２）に示す電流は、０から徐々に増加し、補助スイッチング素子Ｓ３ａはＺＣＳ（零電流スイッチング）でターンオンする。一方、（５４）に示すように、出力コンデンサＣｏｕｔ→→主スイッチング素子Ｓ２→補助リアクトルＬ１→主リアクトルＬ２→補助リアクトルＬ３→主ダイオードＳ４→入力コンデンサＣｉｎへの順方向の電流が流れている。

ＭＯＤＥ１では、主スイッチング素子Ｓ３はＯＦＦのままである。ＭＯＤＥ３が開始される時刻で主スイッチング素子Ｓ３がＯＮするように、後述のように、主スイッチング素子Ｓ３がＯＮする時刻よりも可変遅延時間Ｔｄ３（ｔ）だけ前に補助スイッチング素子Ｓ３ａがＯＮするよう制御する。（５２）に示すリカバリ電流を消滅させるための出力側から入力側に流れる電流と（５４）に示す入力側から出力側に流れる電流が等しくなると、主ダイオードＳ４の電流が零電流となり、主ダイオードＳ４に蓄積された電荷が消滅する。

ＭＯＤＥ２は、主リアクトルＬ２に流れる電流と補助スイッチング素子Ｓ３ａに流れる電流が等しくなり、主ダイオードＳ４に流れる電流が零となり、補助スイッチング素子Ｓ３ａのターンオンによる共振モードの状態である。この状態では、主ダイオードＳ４に流れる電流が零となったことから、（５８）に示すように、主リアクトルＬ２→補助ダイオードＤ３→補助スイッチング素子Ｓ３ａ→補助ダイオードＤ_RB3→主リアクトルＬ２のループで還流電流が流れる。

すると、補助リアクトルＬ３の他端の主ダイオードＳ４からのバイアスが解放されて、（５６）に示すように、補助コンデンサＣ３→補助スイッチング素子Ｓ３ａ→補助ダイオードＤ_RB3→補助リアクトルＬ１→主ダイオードＳ２→出力コンデンサＣｏｕｔ→補助コンデンサＣ３によりＬＣ部分共振回路が形成され、補助コンデンサＣ３の放電が始まり、補助リアクトルＬ１を流れる電流はＬＣ共振する。その後、補助コンデンサＣ３のエネルギーは補助リアクトルＬ１に移行する。そして、補助コンデンサＣ３の放電が終了して、補助コンデンサＣ３の電荷が消滅又は最小となり、補助コンデンサＣ３の電圧は零又は最小となる。

ＭＯＤＥ３は、補助コンデンサＣ３の電圧が零又は最小となり、主スイッチング素子Ｓ３のターンオンがＺＶＺＣＴ動作を行う状態である。補助コンデンサＣ３の電圧は零になった状態では、補助リアクトルＬ１に逆起電力が発生し、主ダイオードＳ３がＯＮして、（６０）に示すように、主ダイオードＳ３→補助リアクトルＬ３→補助ダイオードＤ３→補助スイッチング素子Ｓ３ａ→補助ダイオードＤ_RB3→補助リアクトルＬ１→主ダイオードＳ２→出力コンデンサＣｏｕｔ→主ダイオードＳ３の経路により、補助リアクトルＬ１に蓄えられたエネルギーが反転電流として流れ始める。補助コンデンサＣ３の電圧が零又は最小となったとき、主スイッチング素子Ｓ３をＯＮする。

主スイッチング素子Ｓ３をＯＮした時、補助コンデンサＣ３に電荷が残存していると、補助ダイオードＤ３が逆バイアスされて、補助コンデンサＣ３→補助ダイオードＤ３→補助リアクトルＬ３→主スイッチング素子Ｓ３→補助コンデンサＣ３に放電電流が流れる。このとき、後述するように、放電電流の立ち上がり及び立ち下がりは補助リアクトルＬ３のインダクタンスにより抑制されて、主スイッチング素子Ｓ３のスイッチング損失及びスイッチングノイズが抑制される。

また、主スイッチング素子Ｓ３をＯＮすると、（６４）に示すように、出力コンデンサＣｏｕｔ→主スイッチング素子Ｓ２→補助リアクトルＬ１→主リアクトルＬ２→補助リアクトルＬ３→主スイッチング素子Ｓ３→出力コンデンサＣｏｕｔの経路により電流が流れる。

ＭＯＤＥ４は、主スイッチング素子Ｓ３がＯＮしている状態である。この状態では、（６４）に示すように、出力コンデンサＣｏｕｔ→主スイッチング素子Ｓ２→補助リアクトルＬ１→主リアクトルＬ２→補助リアクトルＬ３→主スイッチング素子Ｓ３→出力コンデンサＣｏｕｔの経路により電流が流れて、主リアクトルＬ２にエネルギーが蓄積される。

ＭＯＤＥ５は、主スイッチング素子Ｓ３及び補助スイッチング素子Ｓ３ａがターンオフしている状態である。この状態では、補助スイッチング素子Ｓ３ａのターンオフについては、補助コンデンサＣ３の放電が終了しているので、補助スイッチング素子Ｓ３ａには電流が流れていない。そのため、補助スイッチング素子Ｓ３ａはＺＣＳでターンオフする。更に、（６６）に示すように、出力コンデンサＣｏｕｔ→主スイッチング素子Ｓ２→補助リアクトルＬ１→主リアクトルＬ２→補助ダイオードＤ３→補助コンデンサＣ３→出力コンデンサＣｏｕｔの経路にて電流が流れて、補助コンデンサＣ３が充電される。補助コンデンサＣ３が充電されることにより、主スイッチング素子Ｓ３のターンオフは、ＺＶＴとなる。

ＭＯＤＥ６は、主スイッチング素子Ｓ３がＯＦＦしている状態である。補助コンデンサＣ３が充電されて、出力側の電圧に等しくなると、主ダイオードＳ４がＯＮし、（６８）に示すように、出力コンデンサＣｏｕｔ→主スイッチング素子Ｓ２→補助リアクトルＬ２→主リアクトルＬ２→補助リアクトルＬ３→主ダイオードＳ４→入力コンデンサＣｉｎの経路にて電流が流れて、主リアクトルＬ２に貯められたエネルギーが負荷８側に流れ出す。以上のＭＯＤＥ１〜ＭＯＤＥ６を繰り返す。

（ｄ） 逆方向降圧の場合
逆方向降圧時は、主スイッチング素子Ｓ４は常時ＯＮ、主スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３は常時ＯＦＦ、主スイッチング素子Ｓ２はＯＮ／ＯＦＦ、補助スイッチング素子Ｓ１ａ，Ｓ３ａ，Ｓ４ａは常時ＯＦＦ、補助スイッチング素子Ｓ２ａはＯＮ／ＯＦＦされる。

ＭＯＤＥ１は、補助コンデンサＣ２が充電されている状態で補助スイッチング素子Ｓ２ａのみをオンし、主ダイオード（還流ダイオード）Ｓ１の蓄積電荷を消滅させるための状態である。補助スイッチング素子Ｓ２ａをオンにすると、（８０）に示すように、出力側から入力側に電流が流れる。

即ち、（８０）に示すように、入力コンデンサＣｉｎ→主スイッチング素子Ｓ４→補助リアクトルＬ３→補助ダイオードＤ_RB2→補助スイッチング素子Ｓ２ａ→補助ダイオードＤ２→補助リアクトルＬ１→主ダイオードＳ１→入力コンデンサＣｉｎに主ダイオードＳ１の蓄積電荷を消滅させるための電流が流れる。補助リアクトルＬ１，Ｌ３により、（８０）に示す電流は、０から徐々に増加し、補助スイッチング素子Ｓ２ａはＺＣＳ（零電流スイッチング）でターンオンする。一方、（８４）に示すように、主ダイオードＳ１→補助リアクトルＬ１→主リアクトルＬ２→補助リアクトルＬ３→主ダイオードＳ４への順方向の還流電流が流れている。

ＭＯＤＥ１では、主スイッチング素子Ｓ２はＯＦＦのままである。ＭＯＤＥ３が開始される時刻で主スイッチング素子Ｓ４がＯＮするように、後述のように、主スイッチング素子Ｓ４がＯＮする時刻よりも可変遅延時間Ｔｄ４（ｔ）だけ前に補助スイッチング素子Ｓ４ａがＯＮするよう制御する。（８０）に示すリカバリ電流を消滅させるための出力側から入力側に流れる電流と（８４）に示す入力側から出力側に流れる電流が等しくなると、主ダイオードＳ１の電流が零電流となり、主ダイオードＳ１に蓄積された電荷が消滅する。

ＭＯＤＥ２は、主リアクトルＬ２に流れる電流と補助スイッチング素子Ｓ２ａに流れる電流が等しくなり、主ダイオードＳ１に流れる電流が零となり、補助スイッチング素子Ｓ２ａのターンオンによる共振モードの状態である。この状態では、主ダイオードＳ１に流れる電流が零となったことから、（８８）に示すように、主リアクトルＬ２→補助ダイオードＤ_RB2→補助スイッチング素子Ｓ２ａ→補助ダイオードＤ２→主リアクトルＬ２のループで還流電流が流れる。

すると、補助リアクトルＬ１の一端の主ダイオードＳ１からのバイアスが解放されて、（８８）に示すように、補助コンデンサＣ２→出力コンデンサＣｏｕｔ→入力コンデンサＣｉｎ→主スイッチング素子Ｓ４→補助リアクトルＬ３→補助ダイオードＤ_RB2→補助スイッチング素子Ｓ２ａによりＬＣ部分共振回路が形成され、補助コンデンサＣ２の放電が始まり、補助リアクトルＬ３を流れる電流はＬＣ共振する。その後、補助コンデンサＣ２のエネルギーは補助リアクトルＬ３に移行する。そして、補助コンデンサＣ２の放電が終了して、補助コンデンサＣ２の電荷が消滅又は最小となり、補助コンデンサＣ２の電圧は零又は最小となる。

ＭＯＤＥ３は、補助コンデンサＣ２の電圧が零又は最小となり、主スイッチング素子Ｓ２のターンオンがＺＶＺＣＴ動作を行う状態である。補助コンデンサＣ２の電圧は零となった状態では、補助リアクトルＬ３に逆起電力が発生し、主ダイオードＳ２がＯＮして、（９０）に示すように、主ダイオードＳ２→出力コンデンサＣｏｕｔ→入力コンデンサＣｉｎ→主スイッチング素子Ｓ４→補助リアクトルＬ３→補助ダイオードＤ_RB2→補助スイッチング素子Ｓ２ａ→補助ダイオードＤ２→補助リアクトルＬ１→主ダイオードＳ２の経路により、補助リアクトルＬ３に蓄えられたエネルギーが反転電流として流れ始める。このとき、主スイッチング素子Ｓ２をＯＮする。

主スイッチング素子Ｓ２をＯＮした時、補助コンデンサＣ２に電荷が残存していると、補助ダイオードＤ２が逆バイアスされて、（９２）に示すように、補助コンデンサＣ２→主スイッチング素子Ｓ２→補助リアクトルＬ１→補助ダイオードＤ２→補助コンデンサＣ２に放電電流が流れる。このとき、後述するように、放電電流の立ち上がり及び立ち下りは補助リアクトルＬ１のインダクタンスにより抑制されて、主スイッチング素子Ｓ２のスイッチング損失及びスイッチングノイズが抑制される。

また、主スイッチング素子Ｓ２をＯＮすると、（９４）に示すように、出力コンデンサＣｏｕｔ→主スイッチング素子Ｓ２→補助リアクトルＬ１→主リアクトルＬ２→補助リアクトルＬ３→主ダイオードＳ４→入力コンデンサＣｉｎの経路により電流が流れる。

ＭＯＤＥ４は主スイッチング素子Ｓ２がＯＮしている状態である。この状態では、（９４）に示すように、出力コンデンサＣｏｕｔ→主スイッチング素子Ｓ２→補助リアクトルＬ１→主リアクトルＬ２→補助リアクトルＬ３→主ダイオードＳ４→入力コンデンサＣｉｎの経路により電流が流れて、主リアクトルＬ２にエネルギーが蓄積される。

ＭＯＤＥ５は主スイッチング素子Ｓ２及び補助スイッチング素子Ｓ２ａがターンオフしている状態である。この状態では、補助スイッチング素子Ｓ２ａのターンオフについては、補助コンデンサＣ２の放電が終了しているので、補助スイッチング素子Ｓ２ａには電流が流れていない。そのため、補助スイッチング素子Ｓ２ａはＺＣＳでターンオフする。更に、（９６）に示すように、出力コンデンサＣｏｕｔ→補助コンデンサＣ２→補助ダイオードＤ２→主リアクトルＬ２→補助リアクトルＬ３→主ダイオードＳ４→入力コンデンサＣｉｎの経路にて電流が流れて、補助コンデンサＣ２が充電される。補助コンデンサＣ２が充電されることにより、主スイッチング素子Ｓ２のターンオフは、ＺＶＴとなる。

ＭＯＤＥ６は主スイッチング素子Ｓ２がＯＦＦしている状態である。補助コンデンサＣ２が充電されて、入力側の電圧に等しくなると、主ダイオードＳ１がＯＮし、（９８）に示すように、主ダイオードＳ１→補助リアクトルＬ１→主リアクトルＬ２→補助リアクトルＬ３→主ダイオードＳ４→入力コンデンサＣｉｎの経路にて電流が流れて、主リアクトルＬ２に貯められたエネルギーが負荷８側に流れ出す。以上のＭＯＤＥ１〜ＭＯＤＥ６を繰り返す。

ゲート信号生成手段１２は、主スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４及び補助スイッチング素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａをＯＮ／ＯＦＦするためのゲート信号を生成するものであり、主スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４がターンオンするよりも、後述するように、可変遅延時間Ｔｄ１〜Ｔｄ４（ｔ）だけ前に、補助スイッチング素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａをＯＮし、入力電圧Ｅ及び出力電圧Ｖｏｕｔによるデューティ比に応じたパルス幅の時間だけ主スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４がオンするように、主スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４及び補助スイッチング素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａにゲート信号を出力する。

図６に示すように、ゲート信号生成手段１２は、発振回路５０、パルス幅変調回路５２、リカバリ電流消滅期間算出部５４、補助ＳＷ制御部５６及び主ＳＷ制御部５８を有する。発振回路５０は、一定の周波数の発振信号を出力する。パルス幅変調回路５２は、出力電圧Ｖｏｕｔ及び入力電圧Ｅに基づき、発振信号から昇圧／降圧比に相当するデューティ比のパルス幅を有するパルス幅変調信号を生成する。

リカバリ電流消滅期間算出部５４は、順方向昇圧時、順方向降圧時、逆方向昇圧時及び逆方向降圧時のそれぞれにおいて、主ダイオードＳ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ１にそれぞれ蓄積された電荷がリカバリ電流消滅回路を通して、放出されるまでの時間であるリカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ１１，Ｔｓｗ１２，Ｔｓｗ１３，Ｔｓｗ１４を算出する。以下、リカバリ電流消滅期間算出部５４の動作説明をする。

（ａ） 順方向昇圧時のリカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ１１の算出
図７は、順方向昇圧時のリカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ１１の算出方法を示す図である。図７中の横軸が時間、縦軸が補助スイッチング素子Ｓ１ａに流れる電流ＩＳ１ａ及び主リアクトルＬ２に流れる電流ＩＬ２である。順方向昇圧時では、主スイッチング素子Ｓ４を常時ＯＮ、主スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３を常時ＯＦＦ、補助スイッチング素子Ｓ２ａ，Ｓ３ａ，Ｓ４ａを常時ＯＦＦする。図２中のＭＯＤＥ１の（６）に示すように、主リアクトルＬ２から主ダイオードＳ２に順方向の電流ＩＬ２が流れて、主ダイオードＳ２に電荷が蓄積される。

補助スイッチング素子Ｓ１ａがＯＮすると、図２中の（４）に示す、出力コンデンサＣｏｕｔ主ダイオード→Ｓ２→補助リアクトルＬ１→補助ダイオードＤ１→補助スイッチング素子Ｓ１ａ→補助ダイオードＤ_RB1→補助リアクトルＬ３→主ダイオードＳ４→入力コンデンサＣｉｎの経路に電流ＩＳ１ａが（６）とは逆方向に補助リアクトルＬ１に流れる。

このとき、補助リアクトルＬ１，Ｌ３の両端には、出力電圧Ｖｏｕｔと入力電圧Ｅとの電圧差（Ｖｏｕｔ−Ｅ）が印加される、任意の時刻ｔにおける補助スイッチング素子Ｓ１ａに流れる電流ＩＳ１ａをＩＳ１ａ（ｔ）とすると、次式（１）が成り立つ。

（Ｌ１＋Ｌ３）ｄＩＳ１ａ（ｔ）／ｄｔ＝Ｖｏｕｔ−Ｅ ・・・ （１）
ここで、Ｌ１，Ｌ３は補助リアクトルＬ１，Ｌ３のインダクタンスである。補助スイッチング素子Ｓ１ａをＯＮした時刻ｔ０では、電流ＩＳ１ａ（ｔ０）＝０であり、ＭＯＤＥ１（リカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ１１）では、図７に示すように、電流ＩＳ１ａ（ｔ）がリニアに変化すると仮定することができ、電流ＩＳ１ａ（ｔ）＝（Ｖｏｕｔ−Ｅ）×（ｔ−ｔ０）／（Ｌ１＋Ｌ３）で近似することができる。

順方向の電流ＩＬ２と逆方向の電流ＩＳ１ａが等しくなると、主ダイオードＳ２に流れる電流が零となって、主ダイオードＳ２に蓄積された電荷が消滅し、主スイッチング素子Ｓ１をターンオンしたときのリカバリ電流が消滅する。よって、補助スイッチング素子Ｓ１ａをＯＮしてから、両者の電流ＩＬ２，ＩＳ１ａが等しくなるまでが、リカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ１１となる。

一方、主リアクトルＬ２に流れる電流ＩＬ２（ｔ）は、補助スイッチング素子Ｓ１ａをＯＮすると、リップル電流が補助スイッチング素子Ｓ１ａに流れる電流の影響により、低減することから、リカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ１１では略一定となり、時刻ｔ０における電流ＩＬ２（ｔ０）に略等しくなる。よって、ＩＳ１ａ（ｔ１）＝ＩＬ２（ｔ０）となる時刻ｔ１はリカバリ電流が消滅する時刻であり、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの時間がリカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ１１となる。

よって、リカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ１１は、次式（２）により算出することができる。

Ｔｓｗ１１＝（ｔ１−ｔ０）＝（Ｌ１＋Ｌ３）×ＩＬ２（ｔ０）／（Ｖｏｕｔ−Ｅ）
・・・ （２）
Ｖｏｕｔ＝Ｅ×昇圧比により算出することができる。また、Ｅ＝Ｖｏｕｔ／昇圧比により算出することができる。従って、Ｖｏｕｔ，Ｅのいずれか一方は、出力電圧センサ６や入力電圧センサ２の検出信号を用いずに、昇圧比及び他方のＶｏｕｔ／Ｅより算出することができる。

リカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ１１が経過すると、主ダイオードＳ２の電流が零となり、図２中の（１０）に示すように、主リアクトルＬ２→補助ダイオードＤ１→補助スイッチング素子Ｓ１ａ→補助ダイオードＤ_RB1→主リアクトルＬ２の還流パスが形成されて、還流電流が流れる。補助スイッチング素子Ｓ１ａへの主ダイオードＳ２からのバイアスが解放されて、補助コンデンサＣ１に蓄積された電荷が、図２中の（８）に示すように、補助コンデンサＣ１→補助スイッチング素子Ｓ１ａ→補助ダイオードＤ_RB1→補助リアクトルＬ３→補助ダイオードＤ４→入力コンデンサＣｉｎ→補助コンデンサＣ１の経路による部分共振回路により放電する。

部分共振回路は、図８に示すように、直流電源Ｅ、補助リアクトルＬ３及び補助コンデンサＣ１の直列回路で構成されるＬＣ回路である。この回路の微分方程式は、次式（３）で表される。

Ｅ＝Ｌ３ｄＩ／ｄｔ＋Ｃ１∫ｖ（ｔ）ｄｔ ・・・ （３）
但し、Ｃ１は補助コンデンサＣ１の容量、ｖ（ｔ）は補助コンデンサＣ１の電圧である。

式（３）において、初期条件Ｉ（０）＝ＩＬ３（０），ｖ（０）＝Ｖｏｕｔとして解くと、１周期ω＝2π（Ｌ３Ｃ１）^1/2の半周期分の時間（部分共振期間）において、
Ｖｏｕｔ≧２Ｅ（昇圧率２倍以上）のとき、ｖ（π（Ｌ３Ｃ１）^1/2）＝０
Ｖｏｕｔ＜２Ｅのとき、ｖ（π（Ｌ３Ｃ１）^1/2）は最小値となる。

よって、補助コンデンサＣ１の放電開始時刻から部分共振期間（π（Ｌ３Ｃ１）^1/2）が経過した時刻ｔ２が補助コンデンサＣ１の電荷が消滅又は残存電荷が最小となる。

よって、補助コンデンサＣ１が放電を開始して、電荷が消滅又は残存電荷が最小となる時間Ｔｓｗ１２（ＭＯＤＥ２の期間）は、次式（４）のようになる。

Ｔｓｗ１２＝π（Ｌ３Ｃ１）^1/2 ・・・ （４）
補助コンデンサＣ１の電荷が消滅又は最小となる時刻で主スイッチング素子Ｓ１をＯＮすることにより、主スイッチング素子Ｓ１のスイッチング損失を最小にすることができる。補助ＳＷ制御部５６は、現在時刻ｔが主スイッチング素子Ｓ１をＯＮする時刻よりも次式（５）で示される可変遅延時間Ｔｄ１（ｔ）前の時刻であれば、現時刻ｔにおいて、補助スイッチング素子Ｓ１ａをＯＮするようゲート信号を出力する。即ち、主スイッチング素子Ｓ１をターンオンする時刻よりも可変遅延時間Ｔｄ１（ｔ）だけ前に補助スイッチング素子Ｓ１ａをターンオンする。

Ｔｄ１（ｔ）＝（Ｌ１＋Ｌ３）×ＩＬ２（ｔ）／（Ｖｏｕｔ−Ｅ）＋π（Ｌ３Ｃ１）^1/2
・・・ （５）
但し、ＩＬ２（ｔ）は、現在時刻ｔにおける主リアクトルＬ２の電流である。

主ＳＷ制御部５８は、パルス幅変調回路５２より出力されるパルス幅変調信号が示すパルス幅だけ、主スイッチング素子Ｓ１がＯＮするように、主スイッチング素子Ｓ１のオＯＮ／ＯＦＦを制御する。これにより、主スイッチング素子Ｓ１をターンオンする時刻よりもＴｄ１（ｔ）だけ前に補助スイッチング素子Ｓ１ａをターンオンする。

主スイッチング素子Ｓ１がＯＮすると、図２中の（１４）に示すように、補助コンデンサＣ１に残存電荷があるとき、補助ダイオードＤ１が逆バイアスされて、補助コンデンサＣ１→補助ダイオードＤ１→主スイッチング素子Ｓ１→補助コンデンサＣ１に放電電流が流れる。また、主スイッチング素子Ｓ１がＯＮすると、図２中の（１６）に示すように、入力コンデンサＣｉｎ→主スイッチング素子Ｓ４→補助リアクトルＬ３→主リアクトルＬ２→補助リアクトルＬ１→主スイッチング素子Ｓ１の経路で電流が流れる。

図９は主スイッチング素子Ｓ１をＯＮしたとき、補助コンデンサＣ１に残存電荷がある場合の主スイッチング素子Ｓ１に流れる電流を示す図であり、ａは主スイッチング素子Ｓ１の両端の電圧、ｂは本発明の実施形態による図２中の（１４）に示す経路に流れる電流、ｃは図２中の（１６）に示す経路に流れる電流、ｄは従来の補助ダイオードＤ１から主スイッチング素子Ｓ１に流れる短絡電流である。

本実施形態では、図２中の（１４）に示すように、補助ダイオードＤ１から補助リアクトルＬ１を通して、主スイッチング素子Ｓ１に補助コンデンサＣ１の電荷が放電されるので、放電電流の立ち上がり及び立ち下りは、補助リアクトルＬ１により、図９中の（ｂ）に示すように、Ｖｃ１（ｔ）／Ｌ１の傾きで変化して０から徐々に増加・減少し、抑制される。Ｖｃ１（ｔ）は補助コンデンサＣ１の電圧である。従って、ａに示す主スイッチング素子Ｓ１の電圧の立下りにおけるｂに示す放電電流が抑制されるので、主スイッチング素子Ｓ１のスイッチングロス及びスイッチングノイズを低減することができる。

一方、従来は、補助ダイオードＤ１から主スイッチング素子Ｓ１にｄに示すように短絡電流が流れるので、主スイッチング素子Ｓ１のスイッチングロスが問題となっていた。その結果、本実施形態では、補助コンデンサＣ１に残存電荷が存在する場合にも、主スイッチング素子Ｓ１のスイッチングロスによる発熱及びスイッチングが抑制されて、スイッチングロスによる主スイッチング素子Ｓ１の劣化が抑制される。

（ｂ） 順方向降圧時のリカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ２１の算出
図１０は、順方向降圧時のリカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ２１の算出方法を示す図であり、横軸が時間、縦軸が補助スイッチング素子Ｓ４ａに流れる電流ＩＳ４ａ及び主リアクトルＬ２に流れる電流ＩＬ２である。順方向降圧時は、主スイッチング素子Ｓ２を常時ＯＮ、主スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３を常時ＯＦＦ、補助スイッチング素子Ｓ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ３ａを常時ＯＦＦする。図３中のＭＯＤＥ１の（２４）に示すように、主ダイオードＳ３から主リアクトルＬ２を通して主ダイオードＳ２に順方向の電流ＩＬ２が流れ、主ダイオードＳ３には電荷が蓄積される。

補助スイッチング素子Ｓ１４ａがＯＮすると、図３中の（２０）に示すように、出力コンデンサＣｏｕｔ→主スイッチング素子Ｓ２→補助リアクトルＬ１→補助ダイオードＤ_RB4→補助スイッチング素子Ｓ４ａ→補助ダイオードＤ４→補助リアクトルＬ３→主ダイオードＳ３→出力コンデンサＣｏｕｔの経路で電流ＩＳ４ａが（２４）とは逆方向に補助リアクトルＬ１，Ｌ３に流れる。

このとき、補助リアクトルＬ１，Ｌ３の両端には、出力電圧Ｖｏｕｔが印加される。任意の時刻ｔにおける電流ＩＳ４ａをＩＳ４ａ（ｔ）とすると、次式（６）が成り立つ。

（Ｌ１＋Ｌ３）ｄＩＳ４ａ（ｔ）／ｄｔ＝Ｖｏｕｔ ・・・ （６）
ここで、Ｌ１，Ｌ３は補助リアクトルＬ１，Ｌ３のインダクタンスである。補助スイッチング素子Ｓ４ａをＯＮした時刻ｔ０では、電流ＩＳ４ａ（ｔ０）＝０であり、ＭＯＤＥ１（リカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ２１）では、図９に示すように、電流ＩＳ４ａ（ｔ）がリニアに変化すると仮定することができ、電流ＩＳ４ａ（ｔ）＝Ｖｏｕｔ×（ｔ−ｔ０）／（Ｌ１＋Ｌ３）で近似することができる。

順方向の電流ＩＬ２と逆方向の電流ＩＳ４ａが等しくなると、主ダイオードＳ３に流れる電流が零となって、主ダイオードＳ３に蓄積された電荷が消滅し、主スイッチング素子Ｓ４をターンオンしたときのリカバリ電流が消滅する。よって、補助スイッチング素子Ｓ３ａをＯＮしてから、両者の電流ＩＬ２，ＩＳ４ａが等しくなるまでが、リカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ２１となる。

一方、主リアクトルＬ２に流れる電流ＩＬ２（ｔ）は、補助スイッチング素子Ｓ４ａをＯＮすると、リップル電流が補助スイッチング素子Ｓ４ａに流れる電流の影響により、低減することから、リカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ２１で略一定となり、時刻ｔ０における電流ＩＬ２（ｔ０）に略等しくなる。よって、ＩＳ４ａ（ｔ１）＝ＩＬ２（ｔ０）となる時刻ｔ１はリカバリ電流が消滅する時刻であり、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの時間がリカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ２１となる。

よって、リカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ２１は、次式（７）により算出することができる。

Ｔｓｗ２１＝（ｔ１−ｔ０）＝（Ｌ１＋Ｌ３）×ＩＬ２（ｔ０）／Ｖｏｕｔ
・・・ （７）
リカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ２１が経過すると、主ダイオードＳ３の電流が零となり、図３中の（２８）に示すように、主リアクトルＬ２→補助ダイオードＤ_RB4→補助スイッチング素子Ｓ４ａ→補助ダイオードＤ４→主リアクトルＬ２の還流パスが形成されて、還流電流が流れる。

補助スイッチング素子Ｓ４ａへの主ダイオードＳ３からのバイアスが解放されて、補助コンデンサＣ４に蓄積された電荷が、図３中の（２６）に示すように、補助コンデンサＣ４→入力コンデンサＣｉｎ→出力コンデンサＣｏｕｔ→主スイッチング素子Ｓ２→補助リアクトルＬ１→補助ダイオードＤ_RB4→補助スイッチング素子Ｓ４ａ→補助コンデンサＣ４の経路による部分共振回路により放電する。

部分共振回路は、出力コンデンサＣｏｕｔ、補助リアクトルＬ１、補助コンデンサＣ４及び入力コンデンサＣｉｎの直列回路で構成されるＬＣ回路である。この部分共振回路は、順方向昇圧時と同様に、周期ω＝2π（Ｌ１Ｃ４）^1/2の半周期分の時間（部分共振期間）において、
Ｖｏｕｔ≦Ｅ／２（降圧率２倍以上）のとき、ｖ（π（Ｌ１Ｃ４）^1/2）＝０
Ｖｏｕｔ＞Ｅ／２のとき、ｖ（π（Ｌ１Ｃ４）^1/2）は最小値となる。

よって、補助コンデンサＣ４の放電開始時刻から部分共振期間（π（Ｌ１Ｃ４）^1/2）が経過した時刻ｔ２が補助コンデンサＣ４の電荷が消滅又は残存電荷が最小となる。

よって、補助コンデンサＣ４が放電を開始して、電荷が消滅又は残存電荷が最小となる時間Ｔｓｗ２２は、次式（８）のようになる。

Ｔｓｗ２２＝π（Ｌ１Ｃ４）^1/2 ・・・ （８）
補助コンデンサＣ４の電荷が消滅又は最小となる時刻で主スイッチング素子Ｓ４をＯＮすることにより、主スイッチング素子Ｓ４のスイッチング損失を最小にすることができる。補助ＳＷ制御部５６は、現在時刻ｔが主スイッチング素子Ｓ４をＯＮする時刻よりも次式（９）で示される可変遅延時間Ｔｄ２（ｔ）前の時刻であれば、現時刻ｔにおいて、補助スイッチング素子Ｓ４ａをＯＮするようゲート信号を出力する。即ち、主スイッチング素子Ｓ４をターンオンする時刻よりも可変遅延時間Ｔｄ２（ｔ）だけ前に補助スイッチング素子Ｓ１ａをターンオンする。

Ｔｄ２（ｔ）＝（Ｌ１＋Ｌ３）×ＩＬ２（ｔ）／Ｖｏｕｔ＋π（Ｌ１Ｃ４）^1/2
・・・ （９）
但し、ＩＬ２（ｔ）は、現在時刻ｔにおける主リアクトルＬ２の電流である。

主ＳＷ制御部５８は、パルス幅変調回路５２より出力されるパルス幅変調信号が示すパルス幅だけ、主スイッチング素子Ｓ４がＯＮするように、主スイッチング素子Ｓ４のＯＮ／ＯＦＦを制御する。これにより、主スイッチング素子Ｓ４をターンオンする時刻よりもＴｄ２（ｔ）だけ前に補助スイッチング素子Ｓ４ａをターンオンする。

主スイッチング素子Ｓ４がＯＮすると、図３中の（３２）に示すように、補助コンデンサＣ４に残存電荷があるとき、補助ダイオードＤ４が逆バイアスされて、補助コンデンサＣ４→主スイッチング素子Ｓ４→補助リアクトルＬ３→補助ダイオードＤ４→補助コンデンサＣ４に放電電流が流れる。また、主スイッチング素子Ｓ４がＯＮすると、図３中の（３４）に示すように、入力コンデンサＣｉｎ→主スイッチング素子Ｓ４→補助リアクトルＬ３→主リアクトルＬ２→補助リアクトルＬ１→主ダイオードＳ２→出力コンデンサＣｏｕｔの経路で電流が流れる。

本実施形態では、図３中の（３２）に示すように、補助リアクトルＬ３を通して、主スイッチング素子Ｓ４に補助コンデンサＣ４の電荷が放電されるので、放電電流の立ち上がり及び立ち下りは、補助リアクトルＬ３により、Ｖｃ４（ｔ）／Ｌ２の傾きで変化して０から徐々に増加し、抑制される。Ｖｃ４（ｔ）は補助コンデンサＣ４の電圧である。従って、主スイッチング素子Ｓ４の電圧の立下りにおける放電電流が抑制されるので、主スイッチング素子Ｓ４のスイッチングロス及びスイッチングノイズを低減することができる。

一方、従来は、補助コンデンサＣ４から主スイッチング素子Ｓ４に短絡電流が流れていたので、主スイッチング素子Ｓ４のスイッチングロスが問題となっていた。その結果、本実施形態では、補助コンデンサＣ４に残存電荷が存在する場合にも、主スイッチング素子Ｓ４のスイッチングロスによる発熱及びスイッチングノイズが抑制されて、スイッチング損失による主スイッチング素子Ｓ４の劣化が抑制される。

（ｃ） 逆方向昇圧時のリカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ３１の算出
逆方向昇圧時のリカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ３１は、主スイッチング素子Ｓ２を常時ＯＮ、主スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４を常時ＯＦＦ、補助スイッチング素子Ｓ１ａ，Ｓ２ａ，Ｓ４ａを常時ＯＦＦするとともに、上述した順方向昇圧時のリカバリ電流消滅期間Ｔｓ１１の算出において、主スイッチング素子Ｓ４，主ダイオードＳ４，主スイッチング素子Ｓ２，主ダイオード，補助コンデンサＣ１，補助ダイオードＤ１，補助スイッチング素子Ｓ１ａ，補助ダイオードＤ_RB1，補助リアクトルＬ１，補助リアクトルＬ３，入力コンデンサＣｉｎ，出力コンデンサＣｏｕｔ，Ｖｏｕｔ，Ｅの代わりに、主スイッチング素子Ｓ２，主ダイオードＳ２，主スイッチング素子Ｓ４，主ダイオード、補助コンデンサＣ３，補助ダイオードＤ３，補助スイッチング素子Ｓ３ａ，補助ダイオードＤ_RB3，補助リアクトルＬ３，補助リアクトルＬ１，出力コンデンサＣｏｕｔ，入力コンデンサＣｉｎ，Ｅ，Ｖｏｕｔとすれば良い。

補助ＳＷ制御部５６は、現在時刻ｔが主スイッチング素子Ｓ３をＯＮする時刻よりも次式（１０）で示される可変遅延時間Ｔｄ３（ｔ）前の時刻であれば、現時刻ｔにおいて、補助スイッチング素子Ｓ３ａをＯＮするようゲート信号を出力する。即ち、主スイッチング素子Ｓ３をターンオンする時刻よりも可変遅延時間Ｔｄ３（ｔ）だけ前に補助スイッチング素子Ｓ３ａをターンオンする。

Ｔｄ３（ｔ）＝（Ｌ１＋Ｌ３）×ＩＬ２（ｔ）／（Ｅ−Ｖｏｕｔ）＋π（Ｌ１Ｃ３）^1/2
・・・ （１０）
ＭＯＤＥ３において、補助コンデンサＣ３に残存電荷があるとき、図４中の（６２）に示すように、補助コンデンサＣ３→補助ダイオードＤ３→補助リアクトルＬ３→主スイッチング素子Ｓ３→補助コンデンサＣ３の経路にて、放電電流が流れる。このとき、補助リアクトルＬ３により放流電流の立ち上がり及び立ち下りが抑えられ、主スイッチング素子Ｓ３のスイッチング損失及びスイッチングノイズを抑制できる。

（ｄ） 逆方向降圧時のリカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ４１の算出
逆方向降圧時のリカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ４１は、主スイッチング素子Ｓ４を常時ＯＮ、主スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３を常時ＯＦＦ、補助スイッチング素子Ｓ１ａ，Ｓ３ａ，Ｓ４ａを常時ＯＦＦするとともに、上述した順方向降圧時のリカバリ電流消滅期間Ｔｓ２１の算出において、主スイッチング素子Ｓ２，主ダイオードＳ２，主スイッチング素子Ｓ４，主ダイオードＳ４，補助コンデンサＣ４，補助ダイオードＤ４，補助スイッチング素子Ｓ４ａ，補助ダイオードＤ_RB4，補助リアクトルＬ３，補助リアクトルＬ１，入力コンデンサＣｉｎ，出力コンデンサＣｏｕｔ，Ｖｏｕｔ，Ｅの代わりに、主スイッチング素子Ｓ４，４主ダイオードＳ４，主スイッチング素子Ｓ２，主ダイオードＳ２、補助コンデンサＣ２，補助ダイオードＤ２，補助スイッチング素子Ｓ２ａ，補助ダイオードＤ_RB2，補助リアクトルＬ１，補助リアクトルＬ３，出力コンデンサＣｏｕｔ，入力コンデンサＣｉｎ，Ｅ，Ｖｏｕｔとすれば良い。

補助ＳＷ制御部５６は、現在時刻ｔが主スイッチング素子Ｓ２をＯＮする時刻よりも次式（１１）で示される可変遅延時間Ｔｄ４（ｔ）前の時刻であれば、現時刻ｔにおいて、補助スイッチング素子Ｓ２ａをＯＮするようゲート信号を出力する。即ち、主スイッチング素子Ｓ２をターンオンする時刻よりも可変遅延時間Ｔｄ４（ｔ）だけ前に補助スイッチング素子Ｓ２ａをターンオンする。

Ｔｄ４（ｔ）＝（Ｌ１＋Ｌ３）×ＩＬ２（ｔ）／Ｅ＋π（Ｌ３Ｃ２）^1/2
・・・ （１１）
ＭＯＤＥ３において、補助コンデンサＣ２に残存電荷があるとき、図５中の（９２）に示すように、補助コンデンサＣ２→主スイッチング素子Ｓ２→補助リアクトルＬ１→補助ダイオードＤ２→補助コンデンサＣ２の経路にて、放電電流が流れる。このとき、補助リアクトルＬ１により放流電流の立ち上がり及び立ち下りが抑えられ、主スイッチング素子Ｓ２のスイッチング損失を抑制できる。

以下、図１１〜図１３を参照して、動作説明をする。

（ａ） 順方向昇圧動作
図１２中のＶｓ中のＶｓ１は主スイッチング素子Ｓ１の電圧、Ｉｓ１は主スイッチング素子Ｓ１の電流、Ｖｓ１ａは補助スイッチング素子Ｓ１ａの電圧、Ｉｓ１ａは補助スイッチング素子Ｓ１ａの電流、Ｖｃ１は補助コンデンサＣ１の電圧、ＶＬ１は補助リアクトルＬ１の電圧，ＩＬ１は補助リアクトルＬ１の電流、ＶＬ２は主リアクトルＬ２の電圧、ＩＬ２は主リアクトルＬ２の電流、ＶＬ３は補助リアクトルＬ３の電圧、ＩＬ３は補助リアクトルＬ３の電流である。

パルス幅変調回路５２より出力されるパルス幅変調信号に従って、図１２中の時刻ｔ５において、主スイッチング素子Ｓ１及び補助スイッチング素子Ｓ１ａをターンオフする。すると、ＭＯＤＥ５に移行し、補助コンデンサＣ１が充電され、主スイッチング素子Ｓ１のターンオフは、ＺＶＴとなる。また、補助スイッチング素子Ｓ１ａはＺＣＳでターンオフする。

補助コンデンサＣ１が充電されて、補助コンデンサＣ１の電圧が出力側の電圧Ｃｏｕｔに等しくなると、主ダイオードＳ２がオンして、入力コンデンサＣｉｎ→主スイッチング素子Ｓ４→補助リアクトルＬ３→主リアクトルＬ２→補助リアクトルＬ１→主ダイオードＳ２→出力コンデンサＣｏｕｔの経路で電流が流れ、ＭＯＤＥ６に移行する。例えば、時刻ｔ６でＭＯＤＥ６に移行する。

リカバリ電流消滅期間算出部５４は、以下に示す現在時刻ｔにおけるリカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ１１を算出し、補助ＳＷ制御部５６に出力する。図１１中のステップＳ２で入力電圧センサ２から出力される入力電圧Ｅを読み込む。ステップＳ４で主リアクトル電流センサ４から出力される出力電圧Ｖｏｕｔを読み込む。ステップＳ６で主リアクトル電流センサ４から出力される主リアクトルＬ２に流れる電流ＩＬ２（ｔ）を読み込む。ステップＳ８で、式（２）に示すリカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ１１（ｔ）を算出し、リカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ１２（ｔ）に部分共振期間Ｔｓｗ１２を加算して、式（５）に示す可変遅延時間Ｔｄ１（ｔ）を算出する。

補助ＳＷ制御部５６は、以下に示す補助スイッチング素子Ｓ１ａのＯＮを制御する。ステップＳ１０で現在時刻ｔがパルス幅変調回路５２より出力されるパルス幅変調信号が示す主スイッチング素子Ｓ１をＯＮするべき時刻から可変遅延時間Ｔｄ１（ｔ）前であるか否かを判断する。肯定判定ならば、現在時刻ｔが遅延開始タイミングであると判断して、ステップＳ１２に進む。否定判定ならば、ステップＳ２に戻る。

ステップＳ１２で補助スイッチング素子Ｓ１ａをターンオンする。例えば、時刻ｔ１で補助スイッチング素子Ｓ１ａをターンオンしたとする。すると、ＭＯＤＥ１に移行し、出力コンデンサＣｏｕｔ→主ダイオードＳ２→補助リアクトルＬ１→補助ダイオードＤ１→補助スイッチング素子Ｓ１ａ→補助ダイオードＤ_RB1→補助リアクトルＬ３→補助リアクトルＬ３→主ダイオードＳ４→入力コンデンサＣｉｎに主ダイオードＳ２の蓄積電荷を消滅させるための電流が補助スイッチング素子Ｓ１ａに流れる。このとき、補助スイッチング素子Ｓ１ａに流れる電流は補助リアクトルＬ１，Ｌ３により抑制される。

時刻ｔ１からＴｓｗ１１が経過後の時刻ｔ２において、主リアクトルＬ２に流れる電流と補助スイッチング素子Ｓ１ａに流れる電流が等しくなり、主ダイオードＳ２に流れる電流（補助リアクトルＬ１に流れる電流）が零となり、主ダイオードＳ２の蓄積電荷が消滅し、ＭＯＤＥ２に移行する。

ＭＯＤＥ２で、補助コンデンサＣ１の放電が新たに始まり、補助スイッチング素子Ｓ１ａを流れる電流はＬＣ部分共振する。その後、ＭＯＤＥ２の開始から部分共振の半周期が経過すると、補助コンデンサＣ１の電荷が消滅又は電荷が最小になる。補助コンデンサＣ１のエネルギーは補助リアクトルＬ２に移行する。

一方、補助ＳＷ制御部５６は、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間は、以下の処理を行う。ステップＳ１４で遅延タイマに遅延時間Ｔｄ１（ｔ）をセットして、遅延タイマカウント開始する。ステップＳ１６でゲート遅延実行して主スイッチング素子Ｓ１をＯＦＦしたままとする。ステップＳ１８で遅延タイマカウント終了したか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ２０に進む。否定判定ならば、ステップＳ１６に戻り、ゲート遅延を実行する。ステップＳ２０でゲート遅延を解除して、ステップＳ２２で主スイッチング素子Ｓ１をオンする。例えば、時刻ｔ３で主スイッチング素子Ｓ１をＯＮする。

時刻ｔ３では、補助コンデンサＣ１の電圧が最小である。主スイッチング素子Ｓ１がＯＮしていることから、補助コンデンサＣ１に残存電荷があると、補助コンデンサＣ１→補助ダイオードＤ１→補助リアクトルＬ１→主スイッチング素子Ｓ１→補助コンデンサＣ１の経路で補助コンデンサＣ１の電荷が放電するが、補助リアクトルＬ１により補助コンデンサＣ１の放電電流は抑制される。時刻ｔ４で主スイッチング素子Ｓ１の電圧Ｖｓ１は零となる。パルス幅変調回路５２より出力されるパルス幅変調信号に従って、時刻ｔ５で主スイッチング素子Ｓ１及び補助スイッチング素子Ｓ１ａをターンオフする。

（ｂ） 順方向降圧動作
パルス幅変調回路５２より出力されるパルス幅変調信号に従って、主スイッチング素子Ｓ４及び補助スイッチング素子Ｓ４ａをターンオフする。すると、ＭＯＤＥ５に移行し、補助コンデンサＣ４が充電され、主スイッチング素子Ｓ４のターンオフは、ＺＶＴとなる。また、補助スイッチング素子Ｓ４ａはＺＣＳでターンオフする。

補助コンデンサＣ４が充電されて、補助コンデンサＣ４の電圧が入力側の電圧に等しくなると、主ダイオードＳ３がＯＮし、主ダイオードＳ３→補助リアクトルＬ３→主リアクトルＬ２→補助リアクトルＬ１→主ダイオードＳ２→出力コンデンサＣｏｕｔ→主ダイオードＳ３の経路にて電流が流れて、主リアクトルＬ２に貯められたエネルギーが負荷８側に流れ出し、ＭＯＤＥ６に移行する。

リカバリ電流消滅期間算出部５４は、以下に示す現在時刻ｔにおけるリカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ２１を算出し、補助ＳＷ制御部５６に出力する。図１３中のステップＳ５０で入力電圧センサ２から出力される入力電圧Ｅを読み込む。ステップＳ５２で主リアクトル電流センサ４から出力される出力電圧Ｖｏｕｔを読み込む。ステップＳ５４で主リアクトル電流センサ４から出力される主リアクトルＬ２に流れる電流ＩＬ２（ｔ）を読み込む。ステップＳ８で、式（７）に示すリカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ２１（ｔ）を算出し、リカバリ電流消滅期間Ｔｓｗ２１（ｔ）に部分共振期間Ｔｓｗ２２を加算して、式（９）に示す可変遅延時間Ｔｄ２（ｔ）を算出する。

補助ＳＷ制御部５６は、以下に示す補助スイッチング素子Ｓ４ａのＯＮを制御する。ステップＳ５８で現在時刻ｔがパルス幅変調回路５２より出力されるパルス幅変調信号が示す主スイッチング素子Ｓ４をＯＮするべき時刻から可変遅延時間Ｔｄ２（ｔ）前であるか否かを判断する。肯定判定ならば、現在時刻ｔが遅延開始タイミングであると判断して、ステップＳ６０に進む。否定判定ならば、ステップＳ５０に戻る。

ステップＳ６０で補助スイッチング素子Ｓ４ａをターンオンする。すると、ＭＯＤＥ１に移行し、出力コンデンサＣｏｕｔ→主スイッチング素子Ｓ２→補助リアクトルＬ１→補助ダイオードＤ_RB4→補助スイッチング素子Ｓ４ａ→補助ダイオードＤ４→補助リアクトルＬ３→主ダイオードＳ３→出力コンデンサＣｏｕｔに主ダイオードＳ３の蓄積電荷を消滅させるための電流が流れる。主リアクトルＬ２に流れる電流と補助スイッチング素子Ｓ４ａに流れる電流が等しくなり、主ダイオードＳ２に流れる電流（補助リアクトルＬ３に流れる電流）が零となり、主ダイオードＳ２の蓄積電荷が消滅し、ＭＯＤＥ２に移行する。

ＭＯＤＥ２で、補助コンデンサＣ４の放電が新たに始まり、補助スイッチング素子Ｓ４ａを流れる電流はＬＣ部分共振する。その後、ＭＯＤＥ２の開始から部分共振の半周期が経過すると、補助コンデンサＣ４の電荷が消滅又は電荷が最小になる。補助コンデンサＣ４のエネルギーは補助リアクトルＬ４に移行する。

一方、補助ＳＷ制御部５６は、以下の処理を行う。ステップＳ６２で遅延タイマに遅延時間Ｔｄ２（ｔ）をセットして、遅延タイマカウント開始する。ステップＳ６４でゲート遅延実行して主スイッチング素子Ｓ４をＯＦＦしたままとする。ステップＳ６６で遅延タイマカウント終了したか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ６８に進む。否定判定ならば、ステップＳ５０に戻り、ゲート遅延を実行する。ステップＳ６８でゲート遅延を解除して、ステップＳ７０で主スイッチング素子Ｓ４をオンする。このとき、補助コンデンサＣ４に残存電荷が存在すると、補助コンデンサＣ４→主スイッチング素子Ｓ４→補助リアクトルＬ３→補助ダイオードＤ４→補助コンデンサＣ４の経路で補助コンデンサＣ４の電荷が放電するが、補助リアクトルＬ３により補助コンデンサＣ４の放電電流の立ち上がり及び立ち下がりは抑制される。パルス幅変調回路５２より出力されるパルス幅変調信号に従って、主スイッチング素子Ｓ４及び補助スイッチング素子Ｓ４ａをターンオフする。

（ｃ） 逆方向昇圧動作
逆方向昇圧時の動作は、上述した順方向昇圧動作において、主スイッチング素子Ｓ４，主ダイオードＳ４，主スイッチング素子Ｓ２，主ダイオード、補助コンデンサＣ１，補助ダイオードＤ１，補助スイッチング素子Ｓ１ａ，補助ダイオードＤ_RB1，補助リアクトルＬ１，補助リアクトルＬ３，入力コンデンサＣｉｎ，出力コンデンサＣｏｕｔ，Ｖｏｕｔ，Ｅの代わりに、主スイッチング素子Ｓ２，主ダイオードＳ２，主スイッチング素子Ｓ４，主ダイオードＳ４，補助コンデンサＣ３，補助ダイオードＤ３，補助スイッチング素子Ｓ３ａ，補助ダイオードＤ_RB3，補助リアクトルＬ３，補助リアクトルＬ１，出力コンデンサＣｏｕｔ，入力コンデンサＣｉｎ，Ｅ，Ｖｏｕｔとすれば良い。

（ｄ） 逆方向降圧動作
逆方向降圧時の動作は、上述した順方向降圧時の動作において、主スイッチング素子Ｓ２，主ダイオードＳ２，主スイッチング素子Ｓ４，主ダイオード、補助コンデンサＣ４，補助ダイオードＤ４，補助スイッチング素子Ｓ４ａ，補助ダイオードＤ_RB4，補助リアクトルＬ３，補助リアクトルＬ１，入力コンデンサＣｉｎ，出力コンデンサＣｏｕｔ，Ｖｏｕｔ，Ｅの代わりに、主スイッチング素子Ｓ４，主ダイオードＳ４，主スイッチング素子Ｓ２，主ダイオードＳ２，補助コンデンサＣ２，補助ダイオードＤ２，補助スイッチング素子Ｓ２ａ，補助ダイオードＤ_RB2，補助リアクトルＬ１，補助リアクトルＬ３，出力コンデンサＣｏｕｔ，入力コンデンサＣｉｎ，Ｅ，Ｖｏｕｔとすれば良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、補助ダイオードＤ１のアノードと補助ダイオードＤ２のカソードの接続点と、主スイッチング素子Ｓ１のコレクタと主スイッチング素子Ｓ２のエミッタの接続点との間に補助リアクトルＬ１を設けたので、補助コンデンサＣ１，Ｃ２にＭＯＤＥ２の終了時点で残存電荷があっても、補助リアクトルＬ１を通して、残存電荷が放電されるので、放電電流の立ち上がり及び立ち下りを抑制でき、主スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のスイッチング損失及びスイッチングノイズを抑制できる。

また、補助ダイオードＤ３のアノードと補助ダイオードＤ４のカソードの接続点と、主スイッチング素子Ｓ３のコレクタと主スイッチング素子Ｓ４のエミッタの接続点との間に補助リアクトルＬ２を設けたので、補助コンデンサＣ３，Ｃ４にＭＯＤＥ２の終了時点で残存電荷があっても、補助リアクトルＬ２を通して、残存電荷が放電されるので、放電電流の立ち上がり及び立ち下りを抑制でき、主スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４のスイッチング損失及びスイッチングノイズを抑制できる。

更に、補助スイッチング素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａをＯＮしたとき、補助リアクトルＬ１，Ｌ３を通して、補助スイッチング素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａに電流が流れるので、電流の立ち上がりが抑制されて、補助スイッチング素子Ｓ１ａ〜Ｓ４ａにおけるスイッチング損失を低減できる。

本発明の実施形態によるＳＡＺＺ双方向昇降圧回路を示す図である。 順方向昇圧時のＭＯＤＥ説明図である。 順方向降圧時のＭＯＤＥ説明図である。 逆方向昇圧時のＭＯＤＥ説明図である。 逆方向降圧時のＭＯＤＥ説明図である。 図１中のゲート信号生成手段の機能ブロック図である。 順方向昇圧時のリカバリ電流消滅期間を示す図である。 順方向昇圧時の部分共振回路の等価回路図である。 順方向昇圧時の補助コンデンサの放電電流を示す図である。 順方向降圧時のリカバリ電流消滅期間を示す図である。 順方向昇圧動作のフローチャートである。 順方向昇圧動作のシミュレーションを示す図である。 順方向降圧動作のフローチャートである。

符号の説明

Ｓ１〜Ｓ４ 主スイッチング素子
Ｓ１〜Ｓ４ 主ダイオード
Ｓ１ａ〜Ｓ４ａ 補助スイッチング素子
Ｄ１〜Ｄ４ 補助ダイオード
Ｌ１，Ｌ３ 補助リアクトル
Ｌ２ 主リアクトル
Ｅ 直流電源
２ 入力電圧センサ
４ 主リアクトル電流センサ
６ 出力電圧センサ
１２ ゲート信号生成手段

Claims (3)

1. 正極側の第１端子及び負極側の第２端子と正極側の第３端子及び負極側の第４端子との間で昇圧動作及び降圧動作を双方向に行う共振型電力変換装置であって、
   前記第１及び第２端子間に直列に接続され、正極側に配置された第１主スイッチング素子及び負極側に配置された第２主スイッチング素子と、
   前記第１及び第２主スイッチング素子にそれぞれ逆並列に接続された第１及び第２主ダイオードと、
   前記第１及び第２端子間に設けられ、正極側に直列に接続された第１補助コンデンサ及び第１補助ダイオード、並びに負極側に直列に接続された第２補助ダイオード及び第２補助コンデンサと、
   前記第３及び第４端子間に直列に接続され、正極側に配置された第３主スイッチング素子及び負極側に配置された第４主スイッチング素子と、
   前記第３及び第４主スイッチング素子にそれぞれ逆並列に接続された第３及び第４主ダイオードと、
   前記第３及び第４端子間に設けられ、正極側に直列に接続された第３補助コンデンサ及び第３補助ダイオード、並びに負極側に直列に接続された第４補助ダイオード及び第４補助コンデンサと、
   前記第１及び第２主スイッチング素子の接続点と前記第３及び第４主スイッチング素子の接続点の間に直列に接続された第１補助リアクトル、主リアクトル及び第２補助リアクトルと、
   前記双方向の昇圧動作及び降圧動作のそれぞれの動作において、前記第１〜第４主ダイオードに蓄積された電荷を放出するために、前記第１及び第２補助リアクトル及び前記第１〜第４補助ダイオードのそれぞれとともに第１〜第４リカバリ電流消滅回路をそれぞれ構成するとともに、前記第１又は第２補助リアクトル及び前記第１〜第４補助コンデンサのそれぞれとともに第１〜第４部分共振回路をそれぞれ構成する第１〜第４補助スイッチング素子とを具備し、
   前記第１補助リアクトルは、前記第１及び第２補助ダイオードの接続点と前記第１及び第２主スイッチング素子の接続点との間に設けられ、
   前記第２補助リアクトルは、前記第３及び第４補助ダイオードの接続点と前記第３及び第４主スイッチング素子との接続点との間に設けられていることを特徴とする共振型電力変換装置。
2. 前記第１及び第２補助リアクトルの両端の電圧値、前記主リアクトルの電流値並びに前記第１及び第２補助リアクトルのインダクタンスに基づいて、現時刻から前記第１〜第４の主ダイオードのそれぞれに流れる電流が零となり前記第１〜第４主ダイオードのそれぞれの電荷が消滅するまでのリカバリ電流消滅期間を算出するリカバリ電流消滅期間算出手段と、前記リカバリ電流消滅期間に基づいて前記第１〜第４部分共振回路を構成する前記第１〜第４補助コンデンサのそれぞれの蓄積電荷が最小となるまでの現時刻からの遅延時間を算出し、前記遅延時間だけ前記第１〜第４主スイッチング素子のそれぞれよりも先に前記第１〜第４補助スイッチング素子がそれぞれＯＮするように制御する制御手段とを具備したことを特徴とする請求項１記載の共振型電力変換装置。
3. 前記制御手段は、前記リカバリ電流消滅期間と、前記第１〜第４部分共振回路における前記第１〜第４補助コンデンサのそれぞれの両端電圧の時間変化における半周期とを加算した時間を前記遅延時間とする請求項２記載の共振型電力変換装置。

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