JP2011004469A - Bidirectional dc-dc converter - Google Patents

Bidirectional dc-dc converter Download PDF

Info

Publication number
JP2011004469A
JP2011004469A JP2009143551A JP2009143551A JP2011004469A JP 2011004469 A JP2011004469 A JP 2011004469A JP 2009143551 A JP2009143551 A JP 2009143551A JP 2009143551 A JP2009143551 A JP 2009143551A JP 2011004469 A JP2011004469 A JP 2011004469A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conversion circuit
circuit unit
voltage
switching element
converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009143551A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5445915B2 (en
Inventor
Nobuhiro Kurio
信広 栗尾
Masahiro Kitagawa
正博 北川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
Priority to JP2009143551A priority Critical patent/JP5445915B2/en
Publication of JP2011004469A publication Critical patent/JP2011004469A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5445915B2 publication Critical patent/JP5445915B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

【課題】高い昇降圧比を持ち、低圧大電流の充放電に適した特性を有する高効率の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを提供する。
【解決手段】高周波トランスＴの一次側に設けられ、ハーフブリッジ構成の高圧の一次側変換回路部１１と、高周波トランスＴの二次側に設けられ、センタータップ方式の低圧の二次側変換回路部１２とを備え、逆並列ダイオードＤ3，Ｄ4および並列キャパシタＣ3，Ｃ4を持つ一組のスイッチング素子Ｑ3，Ｑ4をセンタータップに蓄電池７を接続した構成を備え、一次側変換回路部１１と二次側変換回路部１２との間の双方向で電力を変換する双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ８であって、高周波トランスＴと二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ3，Ｑ4との間に、逆並列ダイオードＤ5，Ｄ6を持つスイッチング素子Ｑ5，Ｑ6とキャパシタＣｒ1，Ｃｒ2とからなる一組の直列回路を相互に逆極性で並列接続した電圧クランプ回路１３を設ける。
【選択図】図１A high-efficiency bidirectional DC-DC converter having a high step-up / step-down ratio and characteristics suitable for charge / discharge of a low voltage and a large current is provided.
A high-voltage primary-side converter circuit unit 11 having a half-bridge configuration provided on a primary side of a high-frequency transformer T, and a center-tap-type low-voltage secondary-side converter circuit provided on a secondary side of the high-frequency transformer T. Unit 12 and a configuration in which a pair of switching elements Q 3 and Q 4 having anti-parallel diodes D 3 and D 4 and parallel capacitors C 3 and C 4 are connected to a center tap, and a storage battery 7 is connected to a primary side converter A bidirectional DC-DC converter 8 that converts electric power bidirectionally between the circuit unit 11 and the secondary side conversion circuit unit 12, and includes a high-frequency transformer T and a switching element Q 3 of the secondary side conversion circuit unit 12, A voltage clamp in which a pair of series circuits composed of switching elements Q 5 and Q 6 having anti-parallel diodes D 5 and D 6 and capacitors Cr 1 and Cr 2 are connected in parallel with opposite polarities between Q 4 and Q 4 circuit 3 is provided.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、例えば、直流電源である太陽電池をパワーコンディショナにより商用系統と連系させた太陽光発電システム等の分散電源システムにおいて、前記パワーコンディショナに組み込まれ、高周波トランスを備えた絶縁型でその高周波トランスの一次側と二次側との間で双方向の電力変換を可能にした双方向ＤＣ−ＤＣコンバータに関する。   The present invention is, for example, a distributed power system such as a solar power generation system in which a solar cell that is a DC power source is connected to a commercial system by a power conditioner, and is an insulation type that is incorporated in the power conditioner and includes a high-frequency transformer. The present invention relates to a bidirectional DC-DC converter that enables bidirectional power conversion between a primary side and a secondary side of the high-frequency transformer.

例えば、太陽光発電システム等の分散電源システムの導入拡大にあたり、蓄電池を備えた太陽光発電システムの利用が促進されている。この種の太陽光発電システム２１は、図２１に示すように直流電源である太陽電池２２をパワーコンディショナ２３により商用系統２４と連系させた構成を具備する。このパワーコンディショナ２３は、太陽電池２２が接続されたＤＣ−ＤＣコンバータ２５と、商用系統２４に接続されたＤＣ−ＡＣインバータ２６と、一次側がＤＣ−ＤＣコンバータ２５とＤＣ−ＡＣインバータ２６の接続点に接続され、二次側が蓄電池２７に接続された双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２８とで構成されている。   For example, the use of a photovoltaic power generation system equipped with a storage battery has been promoted for the introduction and expansion of a distributed power supply system such as a photovoltaic power generation system. As shown in FIG. 21, this type of solar power generation system 21 has a configuration in which a solar battery 22, which is a DC power supply, is connected to a commercial system 24 by a power conditioner 23. This power conditioner 23 includes a DC-DC converter 25 to which a solar battery 22 is connected, a DC-AC inverter 26 connected to a commercial system 24, and a primary side connected to the DC-DC converter 25 and the DC-AC inverter 26. It consists of a bidirectional DC-DC converter 28 connected to a point and having a secondary side connected to a storage battery 27.

図２１に示す太陽光発電システム２１では、昼間に太陽電池２２で発電した余剰電力を売電し、夜間に商用系統２４の安価な電力を蓄電池２７に充電する。朝夕の電力使用ピーク時には太陽電池２２で発電した電力と蓄電池２７からの電力を負荷２９に供給するようにしている。これにより、夜間に貯蔵した安価な電力を朝夕に使用することができると共に、商用系統２４から見た場合、負荷２９の平準化を実現している。   In the solar power generation system 21 shown in FIG. 21, surplus power generated by the solar battery 22 is sold during the daytime, and inexpensive power of the commercial system 24 is charged into the storage battery 27 at night. The power generated by the solar cell 22 and the power from the storage battery 27 are supplied to the load 29 at the peak of power usage in the morning and evening. Thereby, cheap electric power stored at night can be used in the morning and evening, and when viewed from the commercial system 24, the load 29 is leveled.

一方、パワーコンディショナ２３を構成する双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２８では、その一次側にＤＣ−ＤＣコンバータ２５を介して太陽電池２２が接続され、二次側に蓄電池２７が接続されていることから、太陽電池２２からの電力を蓄電池２７に充電すると共にその蓄電池２７の貯蔵電力を負荷２９に放電する充放電動作を制御するための回路を必要とする。このような太陽光発電システム２１では、高圧側である一次側と低圧側である二次側との間での電力変換に、高い昇降圧比に適した双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が求められている。また、蓄電池２７の高性能化に伴い、低圧かつ大電流の充放電に適した特性を有する双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が要望されている。   On the other hand, in the bidirectional DC-DC converter 28 constituting the power conditioner 23, the solar cell 22 is connected to the primary side via the DC-DC converter 25, and the storage battery 27 is connected to the secondary side. In addition, a circuit for controlling the charging / discharging operation for charging the storage battery 27 with the power from the solar battery 22 and discharging the stored power of the storage battery 27 to the load 29 is required. In such a photovoltaic power generation system 21, a bidirectional DC-DC converter 28 suitable for a high step-up / step-down ratio is required for power conversion between a primary side which is a high pressure side and a secondary side which is a low pressure side. Yes. Further, as the performance of the storage battery 27 increases, there is a demand for a bidirectional DC-DC converter 28 having characteristics suitable for charging and discharging with a low voltage and a large current.

この種の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２８として非特許文献１，２に開示されたものがある。これら二つの絶縁型の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２８は、図２２（非特許文献１）および図２３（非特許文献２）に示すように高周波トランス３１の一次側をハーフブリッジ回路で構成した一次側変換回路部３２と、高周波トランス３１の二次側を電流形プッシュプル回路で構成した二次側変換回路部３３とで構成されている。   Non-Patent Documents 1 and 2 disclose this type of bidirectional DC-DC converter 28. As shown in FIGS. 22 (Non-patent document 1) and FIG. 23 (Non-patent document 2), these two insulated bidirectional DC-DC converters 28 are primary circuits in which the primary side of the high-frequency transformer 31 is configured by a half-bridge circuit. The side conversion circuit unit 32 and the secondary side conversion circuit unit 33 in which the secondary side of the high-frequency transformer 31 is configured by a current-type push-pull circuit.

この双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２８における充電時では、一次側変換回路部３２のハーフブリッジ回路を常時最大デューティで駆動し、二次側変換回路部３３の電流形プッシュプル回路を高周波トランス３１の二次電圧に同期させてＭＯＳＦＥＴによる同期整流動作を行っている。これにより、スイッチ導通損失の低減と共にダイオードリカバリ損失レスを実現している。また、放電時では、二次側変換回路部３３の電流形プッシュプル回路のＭＯＳＦＥＴのオーバーラップ・オン期間を調整するデューティ制御を行っている。   At the time of charging in the bidirectional DC-DC converter 28, the half bridge circuit of the primary side conversion circuit unit 32 is always driven with the maximum duty, and the current source push-pull circuit of the secondary side conversion circuit unit 33 is connected to the two of the high frequency transformer 31. Synchronous rectification by MOSFET is performed in synchronization with the next voltage. Thereby, reduction of switch conduction loss and diode recovery loss-less are realized. Further, at the time of discharging, duty control is performed to adjust the overlap-on period of the MOSFET of the current-type push-pull circuit of the secondary side conversion circuit unit 33.

学術論文「スーパーキャパシタエネルギー貯蔵システム対応 双方向形ＤＣ−ＤＣコンバータ」（社団法人 電子情報通信学会、信学技報ＥＥ２００５−３５（２００５−９）、ｐ１９−２４）Academic Paper "Super Bidirectional DC-DC Converter for Supercapacitor Energy Storage System" (The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, IEICE Technical Report EE 2005-35 (2005-9), p19-24) 学術論文「次世代自動車用スーパーキャパシタインターフェース 双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ」（電学論Ｄ、１２６巻４号、２００６年、ｐ５２９−５３０）Academic Paper “Super Capacitor Interface Bidirectional DC-DC Converter for Next Generation Cars” (Electrical Theory D, Vol. 126, No. 4, 2006, p529-530)

ところで、非特許文献１（図２２参照）に開示された双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２８において、充電時には、二次側変換回路部３３の電流形プッシュプル回路のＭＯＳＦＥＴの寄生キャパシタと高周波トランス３１の二次側漏れインダクタンスとの間で共振現象が発生し、放電時には、二次側変換回路部３３の電流プッシュプル回路のＭＯＳＦＥＴのターンオフ時にサージ電圧が発生する。これにより、ＭＯＳＦＥＴの耐圧を高くする必要があり、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの変換効率を低下させる。   Incidentally, in the bidirectional DC-DC converter 28 disclosed in Non-Patent Document 1 (see FIG. 22), during charging, the parasitic capacitor of the MOSFET of the current-type push-pull circuit of the secondary side conversion circuit unit 33 and the high-frequency transformer 31 A resonance phenomenon occurs between the secondary side leakage inductance and a surge voltage is generated when the MOSFET of the current push-pull circuit of the secondary side conversion circuit unit 33 is turned off. Accordingly, it is necessary to increase the breakdown voltage of the MOSFET, and the conversion efficiency of the bidirectional DC-DC converter is reduced.

そこで、非特許文献２（図２３参照）に開示された双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２８では、二次側変換回路部３３において、充電時での電流形プッシュプル回路のＭＯＳＦＥＴの寄生キャパシタと高周波トランス３１の二次側漏れインダクタンスとによる共振現象を抑制すると共に、放電時での電流形プッシュプル回路のＭＯＳＦＥＴのターンオフ時に発生するサージ電圧を抑制するため、小容量のＲＣＤスナバ回路３４，３５を設けている。このようなＲＣＤスナバ回路３４，３５を設けることにより、共振現象およびサージ電圧を抑制してＭＯＳＦＥＴの耐圧を低減している。   Therefore, in the bidirectional DC-DC converter 28 disclosed in Non-Patent Document 2 (see FIG. 23), in the secondary side conversion circuit unit 33, the parasitic capacitor of the MOSFET of the current-type push-pull circuit during charging and the high-frequency transformer In order to suppress the resonance phenomenon caused by the secondary side leakage inductance of 31 and to suppress the surge voltage generated at the time of turning off the MOSFET of the current source push-pull circuit at the time of discharging, small capacity RCD snubber circuits 34 and 35 are provided. ing. By providing such RCD snubber circuits 34 and 35, the resonance phenomenon and the surge voltage are suppressed, and the breakdown voltage of the MOSFET is reduced.

しかしながら、充電時でのＭＯＳＦＥＴの寄生キャパシタと高周波トランス３１の二次側漏れインダクタンスとによる共振現象を抑制すると共に、放電時でのＭＯＳＦＥＴのターンオフ時に発生したサージ電圧を抑制するためにＲＣＤスナバ回路３４，３５に吸収されたエネルギーは、そのＲＣＤスナバ回路３４，３５の抵抗Ｒで熱として消費されることから、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２８の変換効率を低下させることになる。加えて、充電時にはＲＣＤスナバ回路３４，３５の抵抗Ｒを通じて電流が流れ、損失を生じることからも、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２８の変換効率を低下させる。また、放電時でのＭＯＳＦＥＴのターンオン時には、ＲＣＤスナバ回路３４，３５の寄生キャパシタＣを放電するハードスイッチングとなって双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２８の変換効率を低下させる。   However, the RCD snubber circuit 34 is used to suppress the resonance phenomenon caused by the parasitic capacitor of the MOSFET during charging and the secondary side leakage inductance of the high-frequency transformer 31 and to suppress the surge voltage generated when the MOSFET is turned off during discharging. , 35 is consumed as heat by the resistance R of the RCD snubber circuits 34, 35, thereby reducing the conversion efficiency of the bidirectional DC-DC converter 28. In addition, a current flows through the resistance R of the RCD snubber circuits 34 and 35 during charging, causing a loss, so that the conversion efficiency of the bidirectional DC-DC converter 28 is lowered. Further, when the MOSFET is turned on at the time of discharging, the switching efficiency of the bidirectional DC-DC converter 28 is lowered by hard switching that discharges the parasitic capacitor C of the RCD snubber circuits 34 and 35.

一方、太陽光発電システム２１に使用される双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２８では、前述したように、高圧側である一次側と低圧側である二次側との間での電力変換に高い昇降圧比が求められ、また、蓄電池２７の高性能化に伴い、低圧かつ大電流の充放電に適した特性を有する双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２８が要望されているのが現状であった。   On the other hand, in the bidirectional DC-DC converter 28 used in the photovoltaic power generation system 21, as described above, a high step-up / step-down ratio is used for power conversion between the primary side which is the high pressure side and the secondary side which is the low pressure side. In addition, as the performance of the storage battery 27 increases, there is a demand for a bidirectional DC-DC converter 28 having characteristics suitable for charging and discharging with a low voltage and a large current.

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、高い昇降圧比を持ち、低圧大電流の充放電に適した特性を有する高効率の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを提供することにある。   Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-mentioned problems, and its object is to provide a high-efficiency bidirectional DC− having a high step-up / step-down ratio and characteristics suitable for charging / discharging of a low voltage and a large current. It is to provide a DC converter.

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、高周波トランスの一次側に設けられ、対をなすスイッチング素子により直流電源の電源電圧を交流に変換する高圧の一次側変換回路部と、高周波トランスの二次側に設けられ、一次側変換回路部の出力電圧を直流に変換してエネルギー蓄積要素に充電すると共にエネルギー蓄積要素に貯蔵された電力を放電する低圧の二次側変換回路部とを備え、二次側変換回路部は、逆並列ダイオードおよび並列キャパシタを持つ一組のスイッチング素子を高周波トランスの二次側に接続すると共に高周波トランスのセンタータップにエネルギー蓄積要素を接続した構成を備え、一次側変換回路部と二次側変換回路部との間の双方向で電力を変換する双方向ＤＣ−ＤＣコンバータであって、高周波トランスと二次側変換回路部のスイッチング素子との間に、逆並列ダイオードを持つスイッチング素子とキャパシタとからなる一組の直列回路を相互に逆極性で並列接続した電圧クランプ回路を設けたことを特徴とする。   As a technical means for achieving the above-described object, the present invention provides a high-voltage primary side conversion circuit unit that is provided on the primary side of a high-frequency transformer and converts a power supply voltage of a DC power source into AC by a pair of switching elements. A low-voltage secondary side conversion circuit that is provided on the secondary side of the high-frequency transformer, converts the output voltage of the primary side conversion circuit unit into direct current, charges the energy storage element, and discharges the electric power stored in the energy storage element The secondary side conversion circuit unit has a configuration in which a pair of switching elements having antiparallel diodes and parallel capacitors are connected to the secondary side of the high frequency transformer and an energy storage element is connected to the center tap of the high frequency transformer A bidirectional DC-DC converter that converts power bidirectionally between a primary side conversion circuit unit and a secondary side conversion circuit unit, Between the lance and the switching element of the secondary side conversion circuit section, a voltage clamp circuit is provided in which a series circuit consisting of a switching element having an antiparallel diode and a capacitor is connected in parallel with opposite polarities. Features.

本発明では、高周波トランスと二次側変換回路部のスイッチング素子との間に、逆並列ダイオードを持つスイッチング素子とキャパシタとからなる一組の直列回路を相互に逆極性で並列接続した電圧クランプ回路を設けたことにより、二次側変換回路部において、充電時、高周波トランスの二次側漏れインダクタンスと並列キャパシタとによる共振現象を抑制すると共に、放電時、高周波トランスの二次側漏れインダクタンスによりスイッチング素子のターンオフ時に発生するサージ電圧を抑制することができる。   In the present invention, a voltage clamp circuit in which a series circuit composed of a switching element having an antiparallel diode and a capacitor is connected in parallel with opposite polarity between the high frequency transformer and the switching element of the secondary side conversion circuit unit. In the secondary side conversion circuit section, the resonance phenomenon caused by the secondary side leakage inductance of the high frequency transformer and the parallel capacitor is suppressed during charging, and the secondary side leakage inductance of the high frequency transformer is switched during discharging. Surge voltage generated when the element is turned off can be suppressed.

つまり、共振現象およびサージ電圧の発生によるエネルギーを電圧クランプ回路のキャパシタに吸収させることにより、それら共振現象およびサージ電圧の発生を未然に防止する。また、その電圧クランプ回路のキャパシタに貯蔵されたエネルギーは、スイッチング素子のターンオンおよびオン期間を制御することで負荷に放出されることから、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの高効率化が図れる。   In other words, the resonance phenomenon and the surge voltage are absorbed by the capacitor of the voltage clamp circuit, thereby preventing the resonance phenomenon and the surge voltage from occurring. Further, the energy stored in the capacitor of the voltage clamp circuit is released to the load by controlling the turn-on and on period of the switching element, so that the efficiency of the bidirectional DC-DC converter can be improved.

本発明における一次側変換回路部は、スイッチング素子をハーフブリッジ構成とすることが望ましい。このようにすれば、スイッチング素子の電圧ストレスを抑制することができる。このハーフブリッジ構成には、変形タイプ（非対称形）のものと標準タイプ（対称形）のものがあり、特に、変形タイプ（非対称形）のハーフブリッジ構成の場合、スイッチング損失を低減するためのＺＶＳ（Zero Voltage Switching）が実現容易となる。なお、本発明では、一次側変換回路部をハーフブリッジ構成とする以外にアクティブクランプフォワード構成やフルブリッジ構成とすることも可能である。   As for the primary side conversion circuit part in this invention, it is desirable to make a switching element into a half bridge structure. In this way, the voltage stress of the switching element can be suppressed. This half-bridge configuration includes a deformation type (asymmetric type) and a standard type (symmetric type). In particular, in the case of a deformation type (asymmetric type) half-bridge configuration, ZVS for reducing switching loss. (Zero Voltage Switching) becomes easy to realize. In the present invention, the primary side conversion circuit unit can be configured as an active clamp forward configuration or a full bridge configuration in addition to the half bridge configuration.

なお、高周波トランスを用いることで、一次側変換回路部と二次側変換回路部との絶縁性を確保すると共に高い昇降圧比を得ることができる。また、一次側変換回路部をハーフブリッジ構成とし、二次側変換回路部をセンタータップ方式とすることにより、素子数の低減を図ることで素子による導通損失が少なく、低圧大電流の充放電特性に適した回路構成とすることができる。   In addition, by using a high frequency transformer, it is possible to ensure insulation between the primary side conversion circuit unit and the secondary side conversion circuit unit and to obtain a high step-up / step-down ratio. In addition, the primary side conversion circuit unit has a half-bridge configuration, and the secondary side conversion circuit unit has a center tap system, thereby reducing the number of elements, reducing conduction loss due to the elements, and charging / discharging characteristics of low voltage and large current. A circuit configuration suitable for the above can be obtained.

本発明における一次側変換回路部のスイッチング素子と電圧クランプ回路のスイッチング素子をＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）とすることが望ましい。このように一次側変換回路部のスイッチング素子としてＩＧＢＴを用いれば、一次側変換回路部において導通損失の低減化を図ることができ、電圧クランプ回路のスイッチング素子にも同じくＩＧＢＴを用いれば、電圧クランプ回路のスイッチング素子の並列キャパシタンスを低減でき、その結果、二次側変換回路部においてスイッチング素子のＺＶＳ動作の範囲拡大が図れる。また、二次側変換回路部のスイッチング素子をＭＯＳＦＥＴとすることが望ましい。このように二次側変換回路部のスイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴのようにダイオードと比較してオン抵抗が小さい素子を用いれば、導通損失の低減化が図れる。   It is desirable that the switching element of the primary side conversion circuit unit and the switching element of the voltage clamp circuit in the present invention are IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors). Thus, if IGBT is used as the switching element of the primary side conversion circuit unit, conduction loss can be reduced in the primary side conversion circuit unit, and if the IGBT is also used for the switching element of the voltage clamp circuit, voltage clamping can be achieved. The parallel capacitance of the switching elements of the circuit can be reduced, and as a result, the range of ZVS operation of the switching elements can be expanded in the secondary conversion circuit section. Moreover, it is desirable that the switching element of the secondary side conversion circuit unit is a MOSFET. As described above, if an element having a smaller on-resistance than a diode, such as a MOSFET, is used as a switching element of the secondary side conversion circuit unit, conduction loss can be reduced.

本発明によれば、高周波トランスと二次側変換回路部のスイッチング素子との間に、逆並列ダイオードを持つスイッチング素子とキャパシタとからなる一組の直列回路を相互に逆極性で並列接続した電圧クランプ回路を設けたことにより、二次側変換回路部において、充電時、高周波トランスの二次側漏れインダクタンスと並列キャパシタとによる共振現象を抑制すると共に、放電時、高周波トランスの二次側漏れインダクタンスによりスイッチング素子のターンオフ時に発生するサージ電圧を抑制できる。加えて、一次側変換回路部のスイッチング素子としてＩＧＢＴを用いることで、一次側変換回路部において導通損失の低減化を図ることができる。また、電圧クランプ回路のスイッチング素子としてＩＧＢＴを用いることで、電圧クランプ回路のスイッチング素子の並列キャパシタンスを低減でき、その結果、二次側変換回路部においてスイッチング素子のＺＶＳ動作の範囲拡大を実現できる。   According to the present invention, a voltage obtained by connecting a series circuit composed of a switching element having an antiparallel diode and a capacitor in parallel with each other in reverse polarity between the high frequency transformer and the switching element of the secondary conversion circuit unit. By providing the clamp circuit, the secondary side conversion circuit unit suppresses the resonance phenomenon caused by the secondary side leakage inductance of the high frequency transformer and the parallel capacitor during charging, and the secondary side leakage inductance of the high frequency transformer during discharging. Thus, the surge voltage generated when the switching element is turned off can be suppressed. In addition, by using an IGBT as a switching element of the primary side conversion circuit unit, it is possible to reduce conduction loss in the primary side conversion circuit unit. Further, by using the IGBT as the switching element of the voltage clamp circuit, the parallel capacitance of the switching element of the voltage clamp circuit can be reduced. As a result, the ZVS operation range of the switching element can be expanded in the secondary conversion circuit unit.

このように、共振現象およびサージ電圧の発生によるエネルギーを電圧クランプ回路のキャパシタに吸収させることにより、それら共振現象およびサージ電圧の発生を未然に防止し、スイッチング素子の耐圧を低減できると共に、その電圧クランプ回路のキャパシタに貯蔵されたエネルギーは、スイッチング素子のターンオンおよびオン期間を制御することで負荷に放出されることから、ＤＣ−ＤＣコンバータの高効率化が図れる。その結果、高い昇降圧比を持ち、低圧大電流の充放電に適した特性を有する高効率の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを容易に提供することができる。   In this way, the energy of the resonance phenomenon and the generation of the surge voltage is absorbed by the capacitor of the voltage clamp circuit, so that the generation of the resonance phenomenon and the surge voltage can be prevented in advance, the breakdown voltage of the switching element can be reduced, and the voltage Since the energy stored in the capacitor of the clamp circuit is released to the load by controlling the turn-on and on-period of the switching element, the efficiency of the DC-DC converter can be increased. As a result, it is possible to easily provide a high-efficiency bidirectional DC-DC converter having a high step-up / step-down ratio and characteristics suitable for charging and discharging with a low voltage and a large current.

本発明の実施形態で、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの具体的回路構成を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a specific circuit configuration of a bidirectional DC-DC converter in the embodiment of the present invention. 図１の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータを適用した太陽光発電システムを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the solar energy power generation system to which the bidirectional | two-way DC-DC converter of FIG. 1 is applied. 図１の高周波トランスの一次側インダクタンスの位置を変更した回路図である。It is the circuit diagram which changed the position of the primary side inductance of the high frequency transformer of FIG. 本発明の他の実施形態で、一次側変換回路部をアクティブクランプフォワード構成とした回路図である。In other embodiment of this invention, it is a circuit diagram which made the primary side conversion circuit part the active clamp forward structure. 本発明の他の実施形態で、一次側変換回路部を標準タイプ（対称形）のハーフブリッジ構成とした回路図である。In other embodiment of this invention, it is a circuit diagram which made the primary side conversion circuit part the half-bridge structure of a standard type (symmetrical form). 本発明の他の実施形態で、一次側変換回路部をフルブリッジ構成とした回路図である。In other embodiment of this invention, it is a circuit diagram which made the primary side conversion circuit part the full bridge structure. 図１の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの回路動作で、充電時のstate１でのタイミングチャートおよび回路動作状態図である。FIG. 2 is a timing chart and a circuit operation state diagram in state 1 during charging in the circuit operation of the bidirectional DC-DC converter of FIG. 1. 図１の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの回路動作で、充電時のstate２でのタイミングチャートおよび回路動作状態図である。FIG. 2 is a timing chart and a circuit operation state diagram in state 2 during charging in the circuit operation of the bidirectional DC-DC converter of FIG. 1. 図１の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの回路動作で、充電時のstate３でのタイミングチャートおよび回路動作状態図である。FIG. 2 is a timing chart and a circuit operation state diagram in state 3 during charging in the circuit operation of the bidirectional DC-DC converter of FIG. 1. 図１の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの回路動作で、充電時のstate４でのタイミングチャートおよび回路動作状態図である。FIG. 2 is a timing chart and a circuit operation state diagram in state 4 during charging in the circuit operation of the bidirectional DC-DC converter of FIG. 1. 図１の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの回路動作で、充電時のstate５でのタイミングチャートおよび回路動作状態図である。FIG. 2 is a timing chart and a circuit operation state diagram in state 5 during charging in the circuit operation of the bidirectional DC-DC converter of FIG. 1. 図１の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの回路動作で、充電時のstate６でのタイミングチャートおよび回路動作状態図である。FIG. 2 is a timing chart and a circuit operation state diagram in state 6 during charging in the circuit operation of the bidirectional DC-DC converter of FIG. 1. （ａ）は電圧クランプ回路がない場合に共振現象が発生した状態を示すタイミングチャート、（ｂ）は電圧クランプ回路がある場合に共振現象が発生しない状態を示すタイミングチャートである。(A) is a timing chart showing a state where a resonance phenomenon occurs when there is no voltage clamp circuit, and (b) is a timing chart showing a state where a resonance phenomenon does not occur when there is a voltage clamp circuit. 図１の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの回路動作で、放電時のstate１でのタイミングチャートおよび回路動作状態図である。FIG. 2 is a timing chart and a circuit operation state diagram in state 1 during discharging in the circuit operation of the bidirectional DC-DC converter of FIG. 1. 図１の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの回路動作で、放電時のstate２でのタイミングチャートおよび回路動作状態図である。FIG. 2 is a timing chart and a circuit operation state diagram in state 2 during discharging in the circuit operation of the bidirectional DC-DC converter of FIG. 1. 図１の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの回路動作で、放電時のstate３でのタイミングチャートおよび回路動作状態図である。FIG. 2 is a timing chart and a circuit operation state diagram in state 3 during discharging in the circuit operation of the bidirectional DC-DC converter of FIG. 1. 図１の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの回路動作で、放電時のstate４でのタイミングチャートおよび回路動作状態図である。FIG. 2 is a timing chart and a circuit operation state diagram in state 4 during discharging in the circuit operation of the bidirectional DC-DC converter of FIG. 1. 図１の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの回路動作で、放電時のstate５でのタイミングチャートおよび回路動作状態図である。FIG. 2 is a timing chart and a circuit operation state diagram in state 5 during discharging in the circuit operation of the bidirectional DC-DC converter of FIG. 1. 図１の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの回路動作で、放電時のstate６でのタイミングチャートおよび回路動作状態図である。FIG. 2 is a timing chart and a circuit operation state diagram in state 6 during discharging in the circuit operation of the bidirectional DC-DC converter of FIG. 1. （ａ）は電圧クランプ回路がない場合にサージ電圧が発生した状態を示すタイミングチャート、（ｂ）は電圧クランプ回路がある場合にサージ電圧が発生しない状態を示すタイミングチャートである。(A) is a timing chart showing a state where a surge voltage is generated when there is no voltage clamp circuit, and (b) is a timing chart showing a state where no surge voltage is generated when there is a voltage clamp circuit. 太陽光発電システムの一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of a solar power generation system. 従来の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの具体的回路構成の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the concrete circuit structure of the conventional bidirectional | two-way DC-DC converter. 従来の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの具体的回路構成の他例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other example of the concrete circuit structure of the conventional bidirectional | two-way DC-DC converter.

本発明に係る双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの実施形態を以下に詳述する。以下の実施形態における双方向ＤＣ−ＤＣコンバータは、例えば、図２に示す太陽光発電システム１に利用される。この太陽光発電システム１は、直流電源である太陽電池２をパワーコンディショナ３により商用系統４と連系させた構成を具備する。このパワーコンディショナ３は、太陽電池２が接続されたＤＣ−ＤＣコンバータ５と、商用系統４に接続されたＤＣ−ＡＣインバータ６と、一次側がＤＣ−ＤＣコンバータ５とＤＣ−ＡＣインバータ６の接続点に接続され、二次側が蓄電池７に接続された本発明の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ８とで構成されている。   Embodiments of the bidirectional DC-DC converter according to the present invention will be described in detail below. The bidirectional DC-DC converter in the following embodiment is used for the photovoltaic power generation system 1 shown in FIG. 2, for example. The solar power generation system 1 includes a configuration in which a solar battery 2 that is a DC power source is connected to a commercial system 4 by a power conditioner 3. This power conditioner 3 includes a DC-DC converter 5 to which a solar cell 2 is connected, a DC-AC inverter 6 connected to a commercial system 4, and a primary side connected to the DC-DC converter 5 and the DC-AC inverter 6. The bidirectional DC-DC converter 8 of the present invention is connected to the point and the secondary side is connected to the storage battery 7.

一方、パワーコンディショナ３を構成する双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ８では、その一次側にＤＣ−ＤＣコンバータ５を介して太陽電池２が接続され、二次側に蓄電池７が接続されていることから、太陽電池２からの電力を蓄電池７に充電すると共にその蓄電池７の貯蔵電力を負荷９に放電する充放電動作を制御するための回路を必要とする。このような太陽光発電システム１では、高圧側である一次側と低圧側である二次側との間での電力変換に、高い昇降圧比に適した双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ８が求められている。また、蓄電池７の高性能化に伴い、低圧かつ大電流の充放電に適した特性を有する双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ８が要望されている。   On the other hand, in the bidirectional DC-DC converter 8 constituting the power conditioner 3, the solar cell 2 is connected to the primary side via the DC-DC converter 5, and the storage battery 7 is connected to the secondary side. In addition, a battery for charging the storage battery 7 with the power from the solar battery 2 and controlling the charge / discharge operation for discharging the stored power of the storage battery 7 to the load 9 is required. In such a photovoltaic power generation system 1, a bidirectional DC-DC converter 8 suitable for a high step-up / step-down ratio is required for power conversion between a primary side which is a high pressure side and a secondary side which is a low pressure side. Yes. Further, as the performance of the storage battery 7 increases, there is a demand for a bidirectional DC-DC converter 8 having characteristics suitable for charging and discharging with a low voltage and a large current.

この双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ８の具体的回路構成を図１に示す。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ８は、高周波トランスＴの一次側に設けられ、対をなすスイッチング素子Ｑ1，Ｑ2により直流電源である太陽電池２（図２参照）に基づく電源電圧Ｖｉｎを交流に変換する高圧側の一次側変換回路部１１と、高周波トランスＴの二次側に設けられ、一次側変換回路部１１の出力電圧を直流に変換してエネルギー蓄積要素である蓄電池７に充電すると共に蓄電池７に貯蔵された電力を放電する低圧大電流側の二次側変換回路部１２とを備えている。この双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ８では、一次側変換回路部１１と二次側変換回路部１２との間の双方向で電力を変換する。なお、エネルギー蓄積要素としては、電気二重層キャパシタやリチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの蓄電池が適用可能である。 A specific circuit configuration of the bidirectional DC-DC converter 8 is shown in FIG. The bi-directional DC-DC converter 8 is provided on the primary side of the high-frequency transformer T, and the power source voltage Vin based on the solar battery 2 (see FIG. 2) as a DC power source is converted into an AC by a pair of switching elements Q 1 and Q 2 . The high-voltage side primary side conversion circuit unit 11 for conversion and the secondary side of the high-frequency transformer T are provided to convert the output voltage of the primary side conversion circuit unit 11 into direct current and charge the storage battery 7 as an energy storage element. And a secondary-side conversion circuit unit 12 on the low-voltage, high-current side that discharges the electric power stored in the storage battery 7. In the bidirectional DC-DC converter 8, power is converted bidirectionally between the primary side conversion circuit unit 11 and the secondary side conversion circuit unit 12. In addition, as an energy storage element, storage batteries, such as an electric double layer capacitor, a lithium ion battery, and a nickel metal hydride battery, are applicable.

一次側変換回路部１１は、対をなす二つのスイッチング素子Ｑ1，Ｑ2からなる変形タイプ（非対称形）のハーフブリッジ構成をなす。このようなハーフブリッジ構成をなすことにより、スイッチング素子Ｑ1，Ｑ2の電圧ストレスを抑制することができると共に、スイッチング損失を低減するためのＺＶＳ（Zero Voltage Switching）が実現容易となる。このスイッチング素子Ｑ1，Ｑ2としては、逆並列ダイオードＤ1，Ｄ2を持つＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用い、部分共振用としての並列キャパシタＣ1，Ｃ2を設けている。このようなＩＧＢＴを用いることにより、低損失化を図っている。高周波トランスＴはその一次側に大容量の直流阻止キャパシタＣｓが設けられ、その高周波トランスＴの一次側漏れインダクタンスをＬｒｐとしている。この一次側変換回路部１１では、ＺＶＳ−ＰＷＭコンバータ動作が行われる。 The primary side conversion circuit unit 11 has a modified type (asymmetric type) half-bridge configuration including two switching elements Q 1 and Q 2 that form a pair. With such a half-bridge configuration, voltage stress of the switching elements Q 1 and Q 2 can be suppressed, and ZVS (Zero Voltage Switching) for reducing switching loss can be easily realized. As the switching elements Q 1 and Q 2 , IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) having anti-parallel diodes D 1 and D 2 are used, and parallel capacitors C 1 and C 2 for partial resonance are provided. By using such an IGBT, the loss is reduced. The high-frequency transformer T is provided with a large-capacity DC blocking capacitor Cs on the primary side, and the primary-side leakage inductance of the high-frequency transformer T is Lrp. In the primary side conversion circuit unit 11, a ZVS-PWM converter operation is performed.

二次側変換回路部１２は、充電時にセンタータップ整流回路として動作し、逆並列ダイオードＤ3，Ｄ4および並列キャパシタＣ3，Ｃ4を持つスイッチング素子Ｑ3，Ｑ4を高周波トランスＴの二次側に接続すると共に高周波トランスＴのセンタータップに蓄電池７を接続した構成を備えている。その高周波トランスＴの二次側漏れインダクタンスをＬｒｓ1，Ｌｒｓ2としている。逆並列ダイオードＤ3，Ｄ4および並列キャパシタＣ3，Ｃ4を持つスイッチング素子Ｑ3，Ｑ4としては、低耐圧のＭＯＳＦＥＴを用いている。このスイッチング素子Ｑ3，Ｑ4としてＭＯＳＦＥＴのようにダイオードと比較してオン抵抗が小さい素子を用いることにより、導通損失の低減化を図っている。また、ＭＯＳＦＥＴを用いることで、逆並列ダイオードＤ3，Ｄ4には寄生ダイオードを、並列キャパシタＣ3，Ｃ4には寄生キャパシタを利用することができる。なお、図中のＬｂは平滑インダクタである。 The secondary side conversion circuit unit 12 operates as a center tap rectifier circuit at the time of charging, and the switching elements Q 3 and Q 4 having anti-parallel diodes D 3 and D 4 and parallel capacitors C 3 and C 4 are connected to the high-frequency transformer T. The storage battery 7 is connected to the center tap of the high-frequency transformer T while being connected to the next side. The secondary side leakage inductance of the high-frequency transformer T is Lrs 1 and Lrs 2 . Low-breakdown-voltage MOSFETs are used as switching elements Q 3 and Q 4 having anti-parallel diodes D 3 and D 4 and parallel capacitors C 3 and C 4 . As the switching elements Q 3 and Q 4 , an element having a smaller on-resistance than a diode, such as a MOSFET, is used to reduce conduction loss. Further, by using the MOSFET, a parasitic diode can be used for the antiparallel diodes D 3 and D 4 and a parasitic capacitor can be used for the parallel capacitors C 3 and C 4 . Note that Lb in the figure is a smoothing inductor.

このように、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ８では、高周波トランスＴを用いることで、一次側変換回路部１１と二次側変換回路部１２との絶縁性を確保すると共に高い昇降圧比を得ることができる。また、一次側変換回路部１１をハーフブリッジ構成とし、二次側変換回路部１２をセンタータップ方式とすることで、低圧大電流の充放電特性に適した回路構成としている。   Thus, in the bidirectional DC-DC converter 8, by using the high-frequency transformer T, it is possible to secure insulation between the primary side conversion circuit unit 11 and the secondary side conversion circuit unit 12 and to obtain a high step-up / step-down ratio. it can. Moreover, the primary side conversion circuit unit 11 has a half-bridge configuration, and the secondary side conversion circuit unit 12 has a center tap system, so that the circuit configuration is suitable for low-voltage and large-current charge / discharge characteristics.

なお、図１に示す一次側変換回路部１１は、高周波トランスＴの一次側漏れインダクタンスＬｒｐを図３の等価回路としても同様である。また、図１に示す実施形態の一次側変換回路部１１は、変形タイプ（非対称形）のハーフブリッジ構成としているが、他の実施形態として、図４に示すようなアクティブクランプフォワード構成とした一次側変換回路部１１ａ、図５に示すような標準タイプ（対称形）のハーフブリッジ構成とした一次側変換回路部１１ｂ、図６に示すようなフルブリッジ構成とした一次側変換回路部１１ｃを採用することも可能である。   The primary side conversion circuit unit 11 shown in FIG. 1 is the same when the primary side leakage inductance Lrp of the high-frequency transformer T is used as the equivalent circuit of FIG. Moreover, although the primary side conversion circuit unit 11 of the embodiment shown in FIG. 1 has a modified type (asymmetrical) half-bridge configuration, as another embodiment, the primary side has an active clamp forward configuration as shown in FIG. A side conversion circuit unit 11a, a primary side conversion circuit unit 11b having a standard (symmetric) half-bridge configuration as shown in FIG. 5, and a primary side conversion circuit unit 11c having a full bridge configuration as shown in FIG. 6 are adopted. It is also possible to do.

以下では、図１に示すような変形タイプ（非対称形）のハーフブリッジ構成とした一次側変換回路部１１を持つ双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ８について動作説明する。他の実施形態としてのアクティブクランプフォワード構成、標準タイプ（対称形）のハーフブリッジ構成あるいはフルブリッジ構成の一次側変換回路部１１ａ，１１ｂ，１１ｃについては重複説明を省略する。   Hereinafter, the operation of the bidirectional DC-DC converter 8 having the primary side conversion circuit unit 11 having a modified half-bridge configuration as shown in FIG. 1 will be described. The redundant description of the primary side conversion circuit units 11a, 11b, and 11c of the active clamp forward configuration, the standard type (symmetrical) half-bridge configuration, or the full-bridge configuration as other embodiments is omitted.

前述の構成を具備した一次側変換回路部１１および二次側変換回路部１２からなる双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ８では以下の基本動作を実行する。つまり、高圧側の電源電圧Ｖｉｎを一次側変換回路部１１で交流に変換し、高周波トランスＴで降圧し、その高周波トランスＴの二次側に現出した一次側変換回路部１１の出力電圧を二次側変換回路部１２で直流に変換して蓄電池７に充電する。また、この充電により蓄電池７に貯蔵された電力を放電して負荷９に供給する。つまり、蓄電池７の貯蔵電圧Ｖｂを高周波トランスＴで昇圧し、その高周波トランスＴの一次側へ放出する。   The bidirectional DC-DC converter 8 including the primary side conversion circuit unit 11 and the secondary side conversion circuit unit 12 having the above-described configuration performs the following basic operation. That is, the high-voltage side power supply voltage Vin is converted into alternating current by the primary-side conversion circuit unit 11, is stepped down by the high-frequency transformer T, and the output voltage of the primary-side conversion circuit unit 11 that appears on the secondary side of the high-frequency transformer T is The secondary conversion circuit unit 12 converts the direct current into direct current and charges the storage battery 7. Further, the electric power stored in the storage battery 7 is discharged by this charging and supplied to the load 9. That is, the storage voltage Vb of the storage battery 7 is boosted by the high-frequency transformer T and discharged to the primary side of the high-frequency transformer T.

このようにして、一次側変換回路部１１から高周波トランスＴを介して二次側変換回路部１２へ電力が流れる充電時、一次側変換回路部１１では、スイッチング素子Ｑ1，Ｑ2のゲート信号の時比率Ｄ（デューディ比）を変えてスイッチング素子Ｑ1とＱ2でゲートオン時間を異ならせる。このようにスイッチング素子Ｑ1，Ｑ2を非対称制御することで、つまり、スイッチング素子Ｑ1のゲートオン時間とスイッチング素子Ｑ2のゲートオン時間を異ならせる（時比率Ｄ≠０．５）ことにより、高周波トランスＴの二次側に現出する出力電圧を調整することができる。なお、スイッチング素子Ｑ1のゲートオン時間とスイッチング素子Ｑ2のゲートオン時間が等しい場合（時比率Ｄ＝０．５）に出力電圧が最大となる。このスイッチング素子Ｑ1，Ｑ2の非対称制御により、時比率Ｄの広い範囲でＺＶＳを実現容易としている。なお、二次側変換回路部１２では、ダイオードに代えてＭＯＳＦＥＴによる同期整流動作を行うことにより導通損失を低減させている。 In this way, during charging in which power flows from the primary side conversion circuit unit 11 to the secondary side conversion circuit unit 12 via the high-frequency transformer T, the primary side conversion circuit unit 11 uses the gate signals of the switching elements Q 1 and Q 2 . The time ratio D (duty ratio) is changed to change the gate-on time between the switching elements Q 1 and Q 2 . Thus, by controlling the switching elements Q 1 and Q 2 asymmetrically, that is, by making the gate on time of the switching element Q 1 different from the gate on time of the switching element Q 2 (duty ratio D ≠ 0.5), The output voltage appearing on the secondary side of the transformer T can be adjusted. Note that the output voltage becomes maximum when the gate-on time of the switching element Q 1 is equal to the gate-on time of the switching element Q 2 (duty ratio D = 0.5). By asymmetric control of the switching elements Q 1 and Q 2 , ZVS can be easily realized in a wide range of the time ratio D. In the secondary side conversion circuit unit 12, the conduction loss is reduced by performing a synchronous rectification operation using a MOSFET instead of a diode.

また、二次側変換回路部１２から高周波トランスＴを介して一次側変換回路部１１へ電力が流れる放電時、二次側変換回路部１２では、スイッチング素子Ｑ3，Ｑ4のゲート信号のオン時間をそのスイッチング素子Ｑ3とＱ4でオーバーラップさせる。このようにスイッチング素子Ｑ3，Ｑ4をオーバーラップ制御することで、スイッチング素子Ｑ3，Ｑ4のオーバーラップ期間を変えれば、高周波トランスＴの一次側に現出する出力電圧を調整することができる。例えば、スイッチング素子Ｑ3とＱ4のオーバーラップ時間を長くすれば、高周波トランスＴの一次側に現出する出力電圧を増大させることができる。なお、一次側変換回路部１１では、スイッチング素子Ｑ1，Ｑ2を制御することなく、逆並列ダイオードＤ1，Ｄ2のみを使用することにより、制御の簡略化を図っている。 Further, during the discharge in which power flows from the secondary side conversion circuit unit 12 to the primary side conversion circuit unit 11 via the high-frequency transformer T, the secondary side conversion circuit unit 12 turns on the gate signals of the switching elements Q 3 and Q 4. The time is overlapped by the switching elements Q 3 and Q 4 . By thus overlap control of the switching element Q 3, Q 4, if changing the overlap period of the switching element Q 3, Q 4, to adjust the output voltage to emerge on the primary side of the high-frequency transformer T it can. For example, if the overlap time of the switching elements Q 3 and Q 4 is increased, the output voltage appearing on the primary side of the high-frequency transformer T can be increased. In the primary side conversion circuit unit 11, the control is simplified by using only the antiparallel diodes D 1 and D 2 without controlling the switching elements Q 1 and Q 2 .

この実施形態の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ８では、高周波トランスＴと二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ3，Ｑ4との間に、逆並列ダイオードＤ5，Ｄ6を持つスイッチング素子Ｑ5，Ｑ6とキャパシタＣｒ1，Ｃｒ2とからなる一組の直列回路を相互に逆極性で並列接続した電圧クランプ回路１３を設けている。このスイッチング素子Ｑ5，Ｑ6としては、逆並列ダイオードＤ5，Ｄ6を持つＩＧＢＴを用いている。このようにＩＧＢＴを用いることにより、電圧クランプ回路１３のスイッチング素子Ｑ5，Ｑ6の並列キャパシタンスを低減でき、その結果、二次側変換回路部１２においてスイッチング素子Ｑ3〜Ｑ6のＺＶＳ動作の範囲拡大を実現できる。 In the bidirectional DC-DC converter 8 of this embodiment, the switching element Q having antiparallel diodes D 5 and D 6 between the high-frequency transformer T and the switching elements Q 3 and Q 4 of the secondary conversion circuit unit 12. A voltage clamp circuit 13 is provided in which a series circuit composed of 5 and Q 6 and capacitors Cr 1 and Cr 2 is connected in parallel with opposite polarities. As the switching elements Q 5 and Q 6 , IGBTs having antiparallel diodes D 5 and D 6 are used. By using the IGBT in this way, the parallel capacitance of the switching elements Q 5 and Q 6 of the voltage clamp circuit 13 can be reduced. As a result, the ZVS operation of the switching elements Q 3 to Q 6 in the secondary conversion circuit unit 12 can be performed. The range can be expanded.

次に、前述した一次側変換回路部１１と、電圧クランプ回路１３が設けられた二次側変換回路部１２とで構成された双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ８の回路動作を図７〜図２０を参照しながら詳述する。   Next, the circuit operation of the bidirectional DC-DC converter 8 composed of the above-described primary side conversion circuit unit 11 and the secondary side conversion circuit unit 12 provided with the voltage clamp circuit 13 will be described with reference to FIGS. This will be described in detail with reference.

図７〜図１２は、一次側変換回路部１１から高周波トランスＴを介して二次側変換回路部１２へ電力が流れる充電時を示し、図１４〜図１９は、二次側変換回路部１２から高周波トランスＴを介して一次側変換回路部１１へ電力が流れる放電時を示す。各図では、一次側変換回路部１１のスイッチング素子Ｑ1，Ｑ2および二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ3，Ｑ4と電圧クランプ回路１３のスイッチング素子Ｑ5，Ｑ6のスイッチングタイミングにより一周期をstate１〜state１２に１２分割したタイミングチャートと、各stateで動作状態にある素子を実線で非動作状態にある素子を破線で表した回路動作状態図と、各stateでの各スイッチング素子Ｑ1〜Ｑ6のオンオフ状態を示している。 FIGS. 7 to 12 show charging when power flows from the primary side conversion circuit unit 11 to the secondary side conversion circuit unit 12 via the high-frequency transformer T. FIGS. 14 to 19 show the secondary side conversion circuit unit 12. The time of discharge in which electric power flows to the primary side conversion circuit unit 11 from the high frequency transformer T is shown. In each figure, switching timings of the switching elements Q 1 and Q 2 of the primary side conversion circuit unit 11 and the switching elements Q 3 and Q 4 of the secondary side conversion circuit unit 12 and the switching elements Q 5 and Q 6 of the voltage clamp circuit 13 are shown. , A timing chart in which one cycle is divided into states 1 to 12, a circuit operation state diagram in which elements in an operation state in each state are represented by solid lines and elements in a non-operation state, and each switching element in each state The on / off states of Q 1 to Q 6 are shown.

図７〜図１２では充電時におけるstate１〜state６で一次側変換回路部１１のスイッチング素子Ｑ1を駆動する場合を示す。なお、図９のstate３と図１０のstate４は、各スイッチング素子Ｑ1〜Ｑ6のオンオフ状態が同一であるが、動作説明の都合上、二つのstateに分けて説明する。また同様に、図１４〜図１９では放電時におけるstate１〜state６で二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ3を駆動する場合を示す。なお、図１６のstate３と図１７のstate４は、各スイッチング素子Ｑ1〜Ｑ6のオンオフ状態が同一であるが、動作説明の都合上、二つのstateに分けて説明する。 7 to 12 show a case where the switching element Q 1 of the primary side conversion circuit unit 11 is driven in state 1 to state 6 during charging. Note that state 3 in FIG. 9 and state 4 in FIG. 10 have the same on / off states of the switching elements Q 1 to Q 6 , but will be described in two states for convenience of operation description. Similarly, a case of driving the switching element Q 3 at state1~state6 during discharging in FIGS. 14 to 19 secondary converter circuit section 12. Note that state 3 in FIG. 16 and state 4 in FIG. 17 have the same on / off states of the switching elements Q 1 to Q 6 , but will be described in two states for convenience of operation description.

なお、図１３（ａ）（ｂ）は充電時におけるタイミングチャートで、同図（ａ）は電圧クランプ回路を設けない場合、同図（ｂ）は実施形態のように電圧クランプ回路を設けた場合をそれぞれ示し、二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ3，Ｑ4のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ3，Ｖｄｓ4（図１参照）を比較したものである。また、図２０（ａ）（ｂ）は放電時におけるタイミングチャートで、同図（ａ）は電圧クランプ回路を設けない場合、同図（ｂ）は実施形態のように電圧クランプ回路を設けた場合をそれぞれ示し、二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ3，Ｑ4のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ3，Ｖｄｓ4（図１参照）を比較したものである。 FIGS. 13A and 13B are timing charts during charging. FIG. 13A shows a case where no voltage clamp circuit is provided, and FIG. 13B shows a case where a voltage clamp circuit is provided as in the embodiment. Are respectively compared, and drain-source voltages Vds 3 and Vds 4 (see FIG. 1) of the switching elements Q 3 and Q 4 of the secondary side conversion circuit section 12 are compared. 20A and 20B are timing charts at the time of discharge. FIG. 20A shows a case where no voltage clamp circuit is provided, and FIG. 20B shows a case where a voltage clamp circuit is provided as in the embodiment. Are respectively compared, and drain-source voltages Vds 3 and Vds 4 (see FIG. 1) of the switching elements Q 3 and Q 4 of the secondary side conversion circuit section 12 are compared.

この双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ８の充電動作は、図７〜図１２に示すタイミングチャートのとおりである。つまり、一次側変換回路部１１のスイッチング素子Ｑ1，Ｑ2は、両スイッチング素子Ｑ1，Ｑ2がオフとなる短いデットタイムを挟んで交互にオンオフしてＺＶＳ動作を行う（スイッチング素子Ｑ1，Ｑ2のゲート・エミッタ間電圧Ｖｇｅ1，Ｖｇｅ2参照）。この一次側変換回路部１１ではスイッチング素子Ｑ1，Ｑ2の時比率Ｄを非対称に制御することにより定電流制御を行う。また、二次側変換回路部１２ではスイッチング素子Ｑ3，Ｑ4による同時整流動作を行う。電圧クランプ回路１３のスイッチング素子Ｑ5，Ｑ6は、二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ3，Ｑ4と短いデットタイムを挟んで交互にオンオフしてＺＶＳ動作を行う（スイッチング素子Ｑ3のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ3とスイッチング素子Ｑ5のゲート・エミッタ間電圧Ｖｇｅ5，スイッチング素子Ｑ4のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ4とスイッチング素子Ｑ6のゲート・エミッタ間電圧Ｖｇｅ6参照）。 The charging operation of the bidirectional DC-DC converter 8 is as shown in the timing charts shown in FIGS. In other words, the switching elements Q 1 and Q 2 of the primary side conversion circuit unit 11 are alternately turned on and off with a short dead time when both the switching elements Q 1 and Q 2 are turned off to perform the ZVS operation (switching element Q 1 , the gate-emitter voltage Vge 1 of Q 2, see Vge 2). In the primary side conversion circuit unit 11, constant current control is performed by controlling the time ratio D of the switching elements Q 1 and Q 2 asymmetrically. Further, the secondary side conversion circuit unit 12 performs simultaneous rectification operation by the switching elements Q 3 and Q 4 . The switching element Q 5 of the voltage clamp circuit 13, Q 6 is turned on and off alternately with short dead time between the switching element Q 3, Q 4 of the secondary-side converting circuit unit 12 performs ZVS operation (switching element Q 3 the gate-source voltage Vgs 3 and the gate-emitter voltage Vge 5 of the switching element Q 5, the reference voltage Vge 6 between the gate and emitter of the gate-source voltage Vgs 4 of the switching element Q 4 and the switching element Q 6).

（１）図７に示すstate１（ｔ1≦ｔ≦ｔ2）では、時刻ｔ1において、一次側変換回路部１１のスイッチング素子Ｑ1および二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ3，Ｑ4がオンしている状態にある（スイッチング素子Ｑ1のゲート・エミッタ間電圧Ｖｇｅ1，スイッチング素子Ｑ3，Ｑ4のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ3，Ｖｇｓ4参照）。一次側変換回路部１１では、スイッチング素子Ｑ1に流れる電流ｉＱ1（図１参照）が定常値となるまで線形的に増加する。一方、二次側変換回路部１２では、スイッチング素子Ｑ3に流れる電流ｉＱ3（図１参照）が増加し、スイッチング素子Ｑ4に流れる電流ｉＱ4（図１参照）が減少する。 (1) In state 1 (t 1 ≦ t ≦ t 2 ) shown in FIG. 7, at time t 1 , the switching element Q 1 of the primary side conversion circuit unit 11 and the switching elements Q 3 , Q of the secondary side conversion circuit unit 12 4 in a state where is on (see switching element gate-emitter voltage Vge 1 of Q 1, the switching element Q 3, between the gate and the source of Q 4 voltage Vgs 3, Vgs 4). In the primary side conversion circuit unit 11, the current iQ 1 (see FIG. 1) flowing through the switching element Q 1 increases linearly until it reaches a steady value. On the other hand, in the secondary side conversion circuit section 12, the current iQ 3 (see FIG. 1) flowing through the switching element Q 3 increases, and the current iQ 4 (see FIG. 1) flowing through the switching element Q 4 decreases.

（２）図８に示すstate２（ｔ2≦ｔ≦ｔ3）では、時刻ｔ2において、二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ4がターンオフすると（スイッチング素子Ｑ4のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ4参照）、高周波トランスＴの二次側漏れインダクタンスＬｒｓ2（図１参照）と並列キャパシタＣ4が共振し、並列キャパシタＣ4は充電され、スイッチング素子Ｑ4のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ4（図１参照）は上昇する。 (2) In state 2 (t 2 ≦ t ≦ t 3 ) shown in FIG. 8, when the switching element Q 4 of the secondary side conversion circuit unit 12 is turned off at time t 2 (the gate-source voltage of the switching element Q 4 ). Vgs reference 4), the high frequency of the transformer T secondary leakage inductance Lrs 2 (see FIG. 1) and resonates the parallel capacitor C 4, a parallel capacitor C 4 is charged, the drain-source voltage Vds 4 of the switching element Q 4 (See Figure 1).

（３）図９に示すstate３（ｔ3≦ｔ≦ｔ4）では、時刻ｔ3において、二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ4のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ4（図１参照）が高周波トランスＴの二次側合計電圧Ｖｓ1＋Ｖｓ2（高周波トランスＴの二次側のセンタータップで分けられる一方の巻線に発生する電圧Ｖｓ1と他方の巻線に発生する電圧Ｖｓ2との合計）と同電圧になると逆並列ダイオードＤ6が導通する。この期間に電圧クランプ回路１３のスイッチング素子Ｑ6をターンオンすることによりＺＶＳ動作が行われる（スイッチング素子Ｑ6のゲート・エミッタ間電圧Ｖｇｅ6参照）。その後、スイッチング素子Ｑ6に流れる電流ｉＱ6（図１参照）は線形的に増加する。これにより、一次側よりエネルギーが伝達する状態となり、平滑インダクタＬｂにエネルギーが蓄積され、蓄電池７に流れる電流ｉｂ（図１参照）は線形的に上昇する。 (3) In state 3 (t 3 ≦ t ≦ t 4 ) shown in FIG. 9, the drain-source voltage Vds 4 (see FIG. 1) of the switching element Q 4 of the secondary side conversion circuit unit 12 at time t 3 . Secondary side total voltage Vs 1 + Vs 2 of high-frequency transformer T (the voltage Vs 1 generated in one winding divided by the center tap on the secondary side of high-frequency transformer T and the voltage Vs 2 generated in the other winding anti-parallel diode D 6 conducts the total) become the same voltage. ZVS operation is performed by turning on the switching element Q 6 of the voltage clamp circuit 13 in this period (see voltage Vge 6 between the gate and emitter of the switching element Q 6). Thereafter, the current iQ 6 (see FIG. 1) flowing through the switching element Q 6 increases linearly. As a result, energy is transmitted from the primary side, energy is accumulated in the smoothing inductor Lb, and the current ib (see FIG. 1) flowing through the storage battery 7 increases linearly.

（４）図１０に示すstate４（ｔ4≦ｔ≦ｔ5）では、時刻ｔ4において、電圧クランプ回路１３のスイッチング素子Ｑ6をターンオンした状態のままで（スイッチング素子Ｑ6のゲート・エミッタ間電圧Ｖｇｅ6参照）、高周波トランスＴの二次側漏れインダクタンスＬｒｓ2（図１参照）と並列キャパシタＣ4の共振動作により、スイッチング素子Ｑ6に流れる電流ｉＱ6（図１参照）の向きが反転する。 (4) In state 4 (t 4 ≦ t ≦ t 5 ) shown in FIG. 10, the switching element Q 6 of the voltage clamp circuit 13 remains turned on at time t 4 (between the gate and emitter of the switching element Q 6 voltage reference Vge 6), the reference secondary leakage inductance Lrs 2 (FIG. 1 of the high-frequency transformer T) and by the resonance operation of the parallel capacitor C 4, the orientation inversion of the current iQ 6 flowing through the switching element Q 6 (see FIG. 1) To do.

（５）図１１に示すstate５（ｔ5≦ｔ≦ｔ6）では、時刻ｔ5において、一次側変換回路部１１のスイッチング素子Ｑ1がターンオフすると（スイッチング素子Ｑ1のゲート・エミッタ間電圧Ｖｇｅ1参照）、高周波トランスＴの一次側漏れインダクタンスＬｒｐ（図１参照）と並列キャパシタＣ1，Ｃ2が共振し、並列キャパシタＣ1は充電され、スイッチング素子Ｑ1のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖｃｅ1（図１参照）は上昇する一方で、並列キャパシタＣ2は放電され、スイッチング素子Ｑ2のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖｃｅ2（図１参照）は減少する。また、二次側変換回路部１２では、電圧クランプ回路１３のスイッチング素子Ｑ6がターンオフすると（スイッチング素子Ｑ6のゲート・エミッタ間電圧Ｖｇｅ6参照）、高周波トランスＴの二次側漏れインダクタンスＬｒｐ2（図１参照）と並列キャパシタＣ4が共振し、並列キャパシタＣ4は放電され、スイッチング素子Ｑ4のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ4（図１参照）は減少する。 (5) In state 5 (t 5 ≦ t ≦ t 6 ) shown in FIG. 11, when the switching element Q 1 of the primary side conversion circuit unit 11 is turned off at time t 5 (the gate-emitter voltage Vge of the switching element Q 1 ). 1 reference), a high frequency primary leakage inductance Lrp of the transformer T (refer to FIG. 1) and a parallel capacitor C 1, C 2 resonates, a parallel capacitor C 1 is charged, the collector-emitter voltage Vce 1 of the switching element Q 1 While (see FIG. 1) rises, the parallel capacitor C 2 is discharged, and the collector-emitter voltage Vce 2 (see FIG. 1) of the switching element Q 2 decreases. Also, the secondary-side converting circuit section 12, (see the voltage Vge 6 between the gate and emitter of the switching element Q 6) when the switching element Q 6 of the voltage clamp circuit 13 is turned off, the secondary side leakage of the high-frequency transformer T inductance Lrp 2 The parallel capacitor C 4 resonates (see FIG. 1), the parallel capacitor C 4 is discharged, and the drain-source voltage Vds 4 (see FIG. 1) of the switching element Q 4 decreases.

（６）図１２に示すstate６（ｔ6≦ｔ≦ｔ7）では、時刻ｔ6において、一次側変換回路部１１のスイッチング素子Ｑ1のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖｃｅ1（図１参照）が高圧側の電源電圧Ｖｉｎ（図１参照）に、すなわち、スイッチング素子Ｑ2のコレクタ・エミッタ間電圧Ｖｃｅ2（図１参照）が零になると、逆並列ダイオードＤ2が導通する。この期間にスイッチング素子Ｑ2をターンオンすることによりＺＶＳ動作が行われる（スイッチング素子Ｑ2のゲート・エミッタ間電圧Ｖｇｅ2参照）。また、二次側変換回路部１２では、スイッチング素子Ｑ4のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ4（図１参照）が零になると、逆並列ダイオードＤ4が導通する。この期間にスイッチング素子Ｑ4をターンオンすることでＺＶＳ動作が行われる（スイッチング素子Ｑ4のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ4参照）。この二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ3，Ｑ4が共にオンしている状態となり（スイッチング素子Ｑ3，Ｑ4のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ3，Ｖｇｓ4参照）、平滑インダクタＬｂを介してエネルギーが蓄電池７へ送られる。このため、蓄電池７に流れる電流ｉｂ（図１参照）は線形的に減少する。 (6) In state 6 (t 6 ≦ t ≦ t 7 ) shown in FIG. 12, the collector-emitter voltage Vce 1 (see FIG. 1) of the switching element Q 1 of the primary side conversion circuit unit 11 is high at time t 6 . When the power supply voltage Vin (see FIG. 1) on the side, that is, the collector-emitter voltage Vce 2 (see FIG. 1) of the switching element Q 2 becomes zero, the antiparallel diode D 2 becomes conductive. The ZVS operation is performed by turning on the switching element Q 2 during this period (see the gate-emitter voltage Vge 2 of the switching element Q 2 ). Also, the secondary-side converting circuit portion 12, the drain-source voltage Vds 4 of the switching element Q 4 (see FIG. 1) is zero, the inverse parallel diode D 4 becomes conductive. The ZVS operation is performed by turning on the switching element Q 4 during this period (see the gate-source voltage Vgs 4 of the switching element Q 4 ). The switching elements Q 3 and Q 4 of the secondary side conversion circuit unit 12 are both turned on (refer to the gate-source voltages Vgs 3 and Vgs 4 of the switching elements Q 3 and Q 4 ), and the smoothing inductor Lb is turned on. The energy is sent to the storage battery 7 via this. For this reason, the electric current ib (refer FIG. 1) which flows into the storage battery 7 reduces linearly.

なお、タイミングチャートのstate７〜state１２については、一次側変換回路部１１のスイッチング素子Ｑ2を駆動する場合で、state１〜state６と同様の回路動作であるために重複説明は省略する。 Note that state7~state12 timing chart, in the case of driving the switching element Q 2 of the primary-side converting circuit unit 11, the repeated description for the same circuit operation as state1~state6 omitted.

この双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ８の充電時、前述したようにstate２で高周波トランスＴの二次側漏れインダクタンスＬｒｓ2（図１参照）と並列キャパシタＣ4が共振し、state８で高周波トランスＴの二次側漏れインダクタンスＬｒｓ1（図１参照）と並列キャパシタＣ3が共振する。ここで、電圧クランプ回路１３がない場合、図１３（ａ）に示すように二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ3，Ｑ4のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ3，Ｖｄｓ4（図１参照）で共振現象が現出することになる〔図１３（ａ）の破線で囲まれた部分参照〕。 When the bidirectional DC-DC converter 8 is charged, the secondary side leakage inductance Lrs 2 (see FIG. 1) of the high-frequency transformer T resonates with the parallel capacitor C 4 in state 2 as described above, and the high-frequency transformer T 2 in state 8 resonates. The secondary side leakage inductance Lrs 1 (see FIG. 1) and the parallel capacitor C 3 resonate. Here, when the voltage clamp circuit 13 is not provided, the drain-source voltages Vds 3 and Vds 4 of the switching elements Q 3 and Q 4 of the secondary side conversion circuit section 12 as shown in FIG. 13A (see FIG. 1). ), A resonance phenomenon appears (see the portion surrounded by the broken line in FIG. 13A).

そこで、この実施形態における双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ８では、二次側変換回路部１２に電圧クランプ回路１３を設けたことにより、この充電時、高周波トランスＴの二次側漏れインダクタンスＬｒｓ1，Ｌｒｓ2（図１参照）と並列キャパシタＣ3，Ｃ4とによる共振現象を抑制し、かつ、二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ3，Ｑ4でＺＶＳ動作を実現することができる。つまり、state３およびstate４で前述の共振現象の発生によるエネルギーを電圧クランプ回路１３のキャパシタＣｒ1，Ｃｒ2に吸収させることにより、図１３（ｂ）に示すように二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ3，Ｑ4のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ3，Ｖｄｓ4（図１参照）における共振現象の発生を未然に防止する〔図１３（ｂ）の破線で囲まれた部分参照〕。また、その電圧クランプ回路１３のキャパシタＣｒ1，Ｃｒ2にstate３で貯蔵されたエネルギーは、state４で負荷９に放出され、さらに電圧クランプ回路１３のスイッチング素子Ｑ5，Ｑ6のオンオフがＺＶＳ動作で行われることから、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ８の高効率化が図れる。 Therefore, in the bidirectional DC-DC converter 8 in this embodiment, the voltage clamp circuit 13 is provided in the secondary side conversion circuit unit 12, so that the secondary side leakage inductances Lrs 1 and Lrs of the high frequency transformer T are charged during this charging. 2 (see FIG. 1) and the resonance phenomenon caused by the parallel capacitors C 3 and C 4 can be suppressed, and the ZVS operation can be realized by the switching elements Q 3 and Q 4 of the secondary side conversion circuit unit 12. That is, in the states 3 and 4, the energy due to the occurrence of the resonance phenomenon is absorbed by the capacitors Cr 1 and Cr 2 of the voltage clamp circuit 13, thereby switching the secondary side conversion circuit unit 12 as shown in FIG. The resonance phenomenon is prevented from occurring in the drain-source voltages Vds 3 and Vds 4 (see FIG. 1) of the elements Q 3 and Q 4 (see the portion surrounded by the broken line in FIG. 13B). Further, the energy stored in the capacitors Cr 1 and Cr 2 of the voltage clamp circuit 13 in the state 3 is released to the load 9 in the state 4, and the switching elements Q 5 and Q 6 of the voltage clamp circuit 13 are turned on / off by the ZVS operation. As a result, the bidirectional DC-DC converter 8 can be highly efficient.

次に、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ８の放電動作は、図１４〜図１９に示すタイミングチャートのとおりである。つまり、二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ3，Ｑ4のオン時間をオーバーラップ制御により重ねることにより昇圧動作を行い（スイッチング素子Ｑ3，Ｑ4のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ3，Ｖｇｓ4参照）、時比率Ｄを制御することにより一次側電圧の定電圧制御を行う。電圧クランプ回路１３のスイッチング素子Ｑ5，Ｑ6はそれぞれ二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ3，Ｑ4と短いデットタイムを挟んで交互にオンオフし、ＺＶＳ動作を行う（スイッチング素子Ｑ3のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ3とスイッチング素子Ｑ5のゲート・エミッタ間電圧Ｖｇｅ5，スイッチング素子Ｑ4のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ4とスイッチング素子Ｑ6のゲート・エミッタ間電圧Ｖｇｅ6参照）。この時、一次側変換回路部１１では、制御の簡略化のため、逆並列ダイオードＤ1，Ｄ2を用いて整流動作を行う。 Next, the discharging operation of the bidirectional DC-DC converter 8 is as shown in the timing charts of FIGS. That is, a boosting operation is performed by overlapping the ON times of the switching elements Q 3 and Q 4 of the secondary side conversion circuit unit 12 by overlap control (the gate-source voltages Vgs 3 and Vgs of the switching elements Q 3 and Q 4 ). 4 ), the constant voltage control of the primary side voltage is performed by controlling the duty ratio D. The switching elements Q 5 and Q 6 of the voltage clamp circuit 13 are alternately turned on and off with a short dead time between the switching elements Q 3 and Q 4 of the secondary side conversion circuit section 12 and perform ZVS operation (switching element Q 3 the gate-source voltage Vgs 3 and the gate-emitter voltage Vge 5 of the switching element Q 5, the reference voltage Vge 6 between the gate and emitter of the gate-source voltage Vgs 4 of the switching element Q 4 and the switching element Q 6). At this time, the primary side conversion circuit unit 11 performs a rectifying operation using the antiparallel diodes D 1 and D 2 in order to simplify the control.

（１）図１４に示すstate１（ｔ1≦ｔ≦ｔ2）では、時刻ｔ1において、二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ3，Ｑ4はオンしている状態にある（スイッチング素子Ｑ3，Ｑ4のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ3，Ｖｇｓ4参照）。この期間、二次側変換回路部１２は平滑インダクタＬｂを介して蓄電池７を短絡した状態になり、平滑インダクタＬｂにエネルギーが蓄積され、蓄電池７に流れる電流ｉｂ（図１参照）は線形的に上昇する。また、その蓄電池７に流れる電流ｉｂは、スイッチング素子Ｑ3に流れる電流ｉＱ3（図１参照）とスイッチング素子Ｑ4に流れるｉＱ4（図１参照）とに分流される。 (1) In state 1 (t 1 ≦ t ≦ t 2 ) shown in FIG. 14, at time t 1 , the switching elements Q 3 and Q 4 of the secondary side conversion circuit unit 12 are in an on state (switching element Q 3, Q 4 of the gate-source voltage Vgs 3, see Vgs 4). During this period, the secondary conversion circuit unit 12 is short-circuited with the storage battery 7 via the smoothing inductor Lb, energy is stored in the smoothing inductor Lb, and the current ib (see FIG. 1) flowing through the storage battery 7 is linearly To rise. The current ib flowing through the storage battery 7 is divided into a current iQ 3 (see FIG. 1) flowing through the switching element Q 3 and an iQ 4 (see FIG. 1) flowing through the switching element Q 4 .

（２）図１５に示すstate２（ｔ2≦ｔ≦ｔ3）では、時刻ｔ2において、二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ4をターンオフすると（スイッチング素子Ｑ4のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ4参照）、高周波トランスＴの二次側漏れインダクタンスＬｒｓ2（図１参照）と並列キャパシタＣ4が共振し、その並列キャパシタＣ4は充電され、スイッチング素子Ｑ4のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ4（図１参照）は上昇する。 (2) In state 2 (t 2 ≦ t ≦ t 3 ) shown in FIG. 15, when the switching element Q 4 of the secondary side conversion circuit unit 12 is turned off at time t 2 (the gate-source voltage of the switching element Q 4 ). Vgs 4 ), the secondary side leakage inductance Lrs 2 (see FIG. 1) of the high-frequency transformer T and the parallel capacitor C 4 resonate, the parallel capacitor C 4 is charged, and the drain-source voltage Vds of the switching element Q 4 4 (see Fig. 1) goes up.

（３）図１６に示すstate３（ｔ3≦ｔ≦ｔ4）では、時刻ｔ3において、二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ4のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ4（図１参照）が高周波トランスＴの二次側合計電圧Ｖｓ1＋Ｖｓ2と同電圧になると逆並列ダイオードＤ6が導通する。この期間に電圧クランプ回路１３のスイッチング素子Ｑ6をターンオンすることによりＺＶＳ動作が行われる（スイッチング素子Ｑ6のゲート・エミッタ間電圧Ｖｇｅ6参照）。また、高周波トランスＴの二次側電圧Ｖｓ1（図１参照）および一次側電圧Ｖｐ（図１参照）が加わり、平滑インダクタＬｂに蓄積されたエネルギーは、二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ3と高周波トランスＴを介して一次側変換回路部１１へ放出される。 (3) In state 3 (t 3 ≦ t ≦ t 4 ) shown in FIG. 16, the drain-source voltage Vds 4 (see FIG. 1) of the switching element Q 4 of the secondary conversion circuit unit 12 at time t 3 . When the voltage becomes equal to the secondary side total voltage Vs 1 + Vs 2 of the high-frequency transformer T, the antiparallel diode D 6 becomes conductive. ZVS operation is performed by turning on the switching element Q 6 of the voltage clamp circuit 13 in this period (see voltage Vge 6 between the gate and emitter of the switching element Q 6). The secondary side voltage Vs 1 (see FIG. 1) and the primary side voltage Vp (see FIG. 1) of the high-frequency transformer T are added, and the energy accumulated in the smoothing inductor Lb is the switching element of the secondary side conversion circuit unit 12. It is discharged to the primary side conversion circuit unit 11 via Q 3 and the high frequency transformer T.

（４）図１７に示すstate４（ｔ4≦ｔ≦ｔ5）では、時刻ｔ4において、電圧クランプ回路１３のスイッチング素子Ｑ6をターンオンした状態のままで（スイッチング素子Ｑ6のゲート・エミッタ間電圧Ｖｇｅ6参照）、高周波トランスＴの二次側漏れインダクタンスＬｒｓ2（図１参照）と並列キャパシタＣ4の共振動作により、スイッチング素子Ｑ6に流れる電流ｉＱ6（図１参照）の向きが反転する。 (4) In state 4 (t 4 ≦ t ≦ t 5 ) shown in FIG. 17, the switching element Q 6 of the voltage clamp circuit 13 remains turned on at the time t 4 (between the gate and emitter of the switching element Q 6 voltage reference Vge 6), the reference secondary leakage inductance Lrs 2 (FIG. 1 of the high-frequency transformer T) and by the resonance operation of the parallel capacitor C 4, the orientation inversion of the current iQ 6 flowing through the switching element Q 6 (see FIG. 1) To do.

（５）図１８に示すstate５（ｔ5≦ｔ≦ｔ6）では、時刻ｔ5において、電圧クランプ回路１３のスイッチング素子Ｑ6がターンオフすると（スイッチング素子Ｑ6のゲート・エミッタ間電圧Ｖｇｅ6参照）、高周波トランスＴの二次側漏れインダクタンスＬｒｓ2（図１参照）と並列キャパシタＣ4が共振し、並列キャパシタＣ4は放電され、二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ4のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ4（図１参照）は減少する。 (5) In state5 (t 5 ≦ t ≦ t 6) shown in FIG. 18, at time t 5, the switching element Q 6 of the voltage clamp circuit 13 is turned off (gate-emitter voltage Vge 6 references the switching element Q 6 ), The secondary side leakage inductance Lrs 2 (see FIG. 1) of the high-frequency transformer T and the parallel capacitor C 4 resonate, the parallel capacitor C 4 is discharged, and the drain / drain of the switching element Q 4 of the secondary side conversion circuit unit 12 is discharged. The source voltage Vds 4 (see FIG. 1) decreases.

（６）図１９に示すstate６（ｔ6≦ｔ≦ｔ7）では、時刻ｔ6において、二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ4のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ4（図１参照）が零になると、逆並列ダイオードＤ4が導通する。この期間にスイッチング素子Ｑ4をターンオンすることでＺＶＳ動作が行われる（スイッチング素子Ｑ4のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ4参照）。スイッチング素子Ｑ3，Ｑ4が共にオンしている状態となり（スイッチング素子Ｑ3，Ｑ4のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ3，Ｖｇｓ4参照）、二次側変換回路部１２では短絡状態となる。このため、スイッチング素子Ｑ3に流れる電流ｉＱ3（図１参照）は減少し、スイッチング素子Ｑ4に流れる電流ｉＱ4（図１参照）は増加する。一次側変換回路部１１では高周波トランスＴの一次側漏れインダクタンスＬｒｐ（図１参照）の影響によりスイッチング素子Ｑ1に流れる電流ｉＱ1（図１参照）は線形的に減少する。 (6) In state 6 (t 6 ≦ t ≦ t 7 ) shown in FIG. 19, at time t 6 , the drain-source voltage Vds 4 (see FIG. 1) of the switching element Q 4 of the secondary conversion circuit unit 12 is becomes zero, the inverse parallel diode D 4 becomes conductive. The ZVS operation is performed by turning on the switching element Q 4 during this period (see the gate-source voltage Vgs 4 of the switching element Q 4 ). The switching elements Q 3 and Q 4 are both turned on (refer to the gate-source voltages Vgs 3 and Vgs 4 of the switching elements Q 3 and Q 4 ), and the secondary side conversion circuit unit 12 is short-circuited. For this reason, the current iQ 3 (see FIG. 1) flowing through the switching element Q 3 decreases, and the current iQ 4 (see FIG. 1) flowing through the switching element Q 4 increases. In the primary side conversion circuit unit 11, the current iQ 1 (see FIG. 1) flowing through the switching element Q 1 linearly decreases due to the influence of the primary leakage inductance Lrp (see FIG. 1) of the high-frequency transformer T.

なお、タイミングチャートのstate７〜state１２については、二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ4を駆動する場合で、state１〜state６と同様の回路動作であるために重複説明は省略する。 Note that states 7 to 12 in the timing chart are the same circuit operations as those in the states 1 to 6 when the switching element Q 4 of the secondary conversion circuit unit 12 is driven, and redundant description is omitted.

この双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ８の放電時、前述したようにstate２で高周波トランスＴの二次側漏れインダクタンスＬｒｓ2（図１参照）により二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ4のターンオフでサージ電圧が発生し、state８で高周波トランスＴの二次側漏れインダクタンスＬｒｓ1（図１参照）によりスイッチング素子Ｑ3のターンオフでサージ電圧が発生する。ここで、電圧クランプ回路１３がない場合、図２０（ａ）に示すようにスイッチング素子Ｑ3，Ｑ4のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ3，Ｖｄｓ4（図１参照）でサージ電圧が現出することになる〔図２０（ａ）の破線で囲まれた部分参照〕。 When the bidirectional DC-DC converter 8 is discharged, the switching element Q 4 of the secondary side conversion circuit section 12 is turned off by the secondary side leakage inductance Lrs 2 (see FIG. 1) of the high frequency transformer T in state 2 as described above. A surge voltage is generated, and a surge voltage is generated when the switching element Q 3 is turned off by the secondary side leakage inductance Lrs 1 (see FIG. 1) of the high-frequency transformer T in state 8. Here, when there is no voltage clamp circuit 13, a surge voltage appears at the drain-source voltages Vds 3 and Vds 4 (see FIG. 1) of the switching elements Q 3 and Q 4 as shown in FIG. (Refer to the portion surrounded by the broken line in FIG. 20A).

そこで、この実施形態における双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ８では、二次側変換回路部１２に電圧クランプ回路１３を設けたことにより、この放電時、高周波トランスＴの漏れインダクタンスＬｒｓ1，Ｌｒｓ2（図１参照）によるサージ電圧を抑制し、かつ、二次側変換回路部１２のスイッチング素子Ｑ3，Ｑ4でＺＶＳ動作を実現することができる。つまり、state３およびstate４で前述のサージ電圧の発生によるエネルギーを電圧クランプ回路１３のキャパシタＣｒ1，Ｃｒ2に吸収させることにより、図２０（ｂ）に示すようにスイッチング素子Ｑ3，Ｑ4のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ3，Ｖｄｓ4（図１参照）におけるサージ電圧の発生を未然に防止する〔図２０（ｂ）の破線で囲まれた部分参照〕。また、その電圧クランプ回路１３のキャパシタＣｒ1，Ｃｒ2にstate３で貯蔵されたエネルギーは、state４で負荷９に放出され、さらに電圧クランプ回路１３のスイッチング素子Ｑ5，Ｑ6のオンオフがＺＶＳ動作で行われることから、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ８の高効率化が図れる。 Therefore, in the bidirectional DC-DC converter 8 according to this embodiment, the voltage clamp circuit 13 is provided in the secondary side conversion circuit section 12, so that the leakage inductances Lrs 1 and Lrs 2 (see FIG. 1), and the ZVS operation can be realized by the switching elements Q 3 and Q 4 of the secondary conversion circuit unit 12. That is, in the states 3 and 4, the energy due to the generation of the surge voltage is absorbed by the capacitors Cr 1 and Cr 2 of the voltage clamp circuit 13, so that the drains of the switching elements Q 3 and Q 4 as shown in FIG. -Surge voltage generation in the source-to-source voltages Vds 3 and Vds 4 (see FIG. 1) is prevented in advance (see the portion surrounded by the broken line in FIG. 20B). Further, the energy stored in the capacitors Cr 1 and Cr 2 of the voltage clamp circuit 13 in the state 3 is released to the load 9 in the state 4, and the switching elements Q 5 and Q 6 of the voltage clamp circuit 13 are turned on / off by the ZVS operation. As a result, the bidirectional DC-DC converter 8 can be highly efficient.

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can of course be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. It includes the equivalent meanings recited in the claims and the equivalents recited in the claims, and all modifications within the scope.

２ 直流電源（太陽電池）
７ エネルギー蓄積要素（蓄電池）
８ 双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ
１１ 一次側変換回路部
１２ 二次側変換回路部
１３ 電圧クランプ回路
Ｃ3，Ｃ4 並列キャパシタ
Ｃｒ1，Ｃｒ2 キャパシタ
Ｄ3〜Ｄ6 逆並列ダイオード
Ｑ1〜Ｑ6 スイッチング素子
Ｔ 高周波トランス 2 DC power supply (solar cell)
7 Energy storage elements (storage batteries)
8 Bidirectional DC-DC converter 11 Primary side conversion circuit unit 12 Secondary side conversion circuit unit 13 Voltage clamp circuit C 3 , C 4 parallel capacitor Cr 1 , Cr 2 capacitor D 3 to D 6 anti-parallel diode Q 1 to Q 6 Switching element T High frequency transformer

Claims (3)

高周波トランスの一次側に設けられ、対をなすスイッチング素子により直流電源の電源電圧を交流に変換する高圧の一次側変換回路部と、前記高周波トランスの二次側に設けられ、前記一次側変換回路部の出力電圧を直流に変換してエネルギー蓄積要素に充電すると共に前記エネルギー蓄積要素に貯蔵された電力を放電する低圧の二次側変換回路部とを備え、前記二次側変換回路部は、逆並列ダイオードおよび並列キャパシタを持つ一組のスイッチング素子を前記高周波トランスの二次側に接続すると共に前記高周波トランスのセンタータップに前記エネルギー蓄積要素を接続した構成を備え、前記一次側変換回路部と前記二次側変換回路部との間の双方向で電力を変換する双方向ＤＣ−ＤＣコンバータであって、
前記高周波トランスと二次側変換回路部のスイッチング素子との間に、逆並列ダイオードを持つスイッチング素子とキャパシタとからなる一組の直列回路を相互に逆極性で並列接続した電圧クランプ回路を設けたことを特徴とする双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ。 A high-voltage primary-side converter circuit unit that converts a power supply voltage of a DC power source into AC by a pair of switching elements provided on the primary side of the high-frequency transformer; and the primary-side converter circuit provided on the secondary side of the high-frequency transformer. A low-voltage secondary side conversion circuit unit that converts the output voltage of the unit into direct current to charge the energy storage element and discharges the electric power stored in the energy storage element, the secondary side conversion circuit unit, A pair of switching elements having anti-parallel diodes and parallel capacitors connected to the secondary side of the high-frequency transformer, and the energy storage element connected to a center tap of the high-frequency transformer; A bi-directional DC-DC converter that bi-directionally converts power to and from the secondary side conversion circuit unit;
Between the high-frequency transformer and the switching element of the secondary side conversion circuit section, a voltage clamp circuit is provided in which a series circuit composed of a switching element having an antiparallel diode and a capacitor is connected in parallel with opposite polarity. The bidirectional DC-DC converter characterized by the above-mentioned. 前記一次側変換回路部のスイッチング素子をハーフブリッジ構成とした請求項１に記載の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ。   The bidirectional DC-DC converter according to claim 1, wherein the switching element of the primary side conversion circuit unit has a half bridge configuration. 前記一次側変換回路部のスイッチング素子と前記電圧クランプ回路のクランプ用スイッチング素子をＩＧＢＴとし、前記二次側変換回路部のスイッチング素子をＭＯＳＦＥＴとした請求項１又は２に記載の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ。   The bidirectional DC-DC according to claim 1 or 2, wherein the switching element of the primary side conversion circuit unit and the switching element for clamping of the voltage clamp circuit are IGBTs, and the switching element of the secondary side conversion circuit unit is a MOSFET. converter.
JP2009143551A 2009-06-16 2009-06-16 Bidirectional DC-DC converter Active JP5445915B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009143551A JP5445915B2 (en) 2009-06-16 2009-06-16 Bidirectional DC-DC converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009143551A JP5445915B2 (en) 2009-06-16 2009-06-16 Bidirectional DC-DC converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011004469A true JP2011004469A (en) 2011-01-06
JP5445915B2 JP5445915B2 (en) 2014-03-19

Family

ID=43561945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009143551A Active JP5445915B2 (en) 2009-06-16 2009-06-16 Bidirectional DC-DC converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5445915B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013070463A (en) * 2011-09-21 2013-04-18 Sharp Corp Push-pull circuit, dc/dc converter, solar charging system, and mobile object
JP2013223263A (en) * 2012-04-12 2013-10-28 Murata Mfg Co Ltd Switching power supply
TWI472785B (en) * 2013-07-19 2015-02-11 Chen Tech Electric Mfg Co Ltd Intelligent Scheduling System for Battery Test Production and Its
JP2016140159A (en) * 2015-01-26 2016-08-04 株式会社デンソー Dc/dc converter
JP2016226199A (en) * 2015-06-02 2016-12-28 株式会社デンソー Bidirectional dc/dc converter
CN110582930A (en) * 2017-03-31 2019-12-17 森特姆阿德泰尔运输公司 Hybrid power battery

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6349265B2 (en) 2015-01-28 2018-06-27 オムロン株式会社 Bidirectional DC-DC converter, power conditioner, and distributed power supply system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11136940A (en) * 1997-10-27 1999-05-21 Yokogawa Electric Corp Resonant switching power source
JP2002233149A (en) * 2001-02-02 2002-08-16 Sony Corp Switching power circuit
JP2007312464A (en) * 2006-05-16 2007-11-29 Kikusui Electr0Nics Corp Dc-dc converter
JP2009027886A (en) * 2007-07-23 2009-02-05 Sanken Electric Co Ltd Ac-dc converter
JP2009065741A (en) * 2007-09-04 2009-03-26 Toshiba Corp Dc-dc converter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11136940A (en) * 1997-10-27 1999-05-21 Yokogawa Electric Corp Resonant switching power source
JP2002233149A (en) * 2001-02-02 2002-08-16 Sony Corp Switching power circuit
JP2007312464A (en) * 2006-05-16 2007-11-29 Kikusui Electr0Nics Corp Dc-dc converter
JP2009027886A (en) * 2007-07-23 2009-02-05 Sanken Electric Co Ltd Ac-dc converter
JP2009065741A (en) * 2007-09-04 2009-03-26 Toshiba Corp Dc-dc converter

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013070463A (en) * 2011-09-21 2013-04-18 Sharp Corp Push-pull circuit, dc/dc converter, solar charging system, and mobile object
US9085239B2 (en) 2011-09-21 2015-07-21 Sharp Kabushiki Kaisha Push-pull circuit, DC/DC converter, solar charging system, and movable body
JP2013223263A (en) * 2012-04-12 2013-10-28 Murata Mfg Co Ltd Switching power supply
US9001538B2 (en) 2012-04-12 2015-04-07 Murata Manufacturing Co., Ltd. Switching power supply apparatus
TWI472785B (en) * 2013-07-19 2015-02-11 Chen Tech Electric Mfg Co Ltd Intelligent Scheduling System for Battery Test Production and Its
JP2016140159A (en) * 2015-01-26 2016-08-04 株式会社デンソー Dc/dc converter
JP2016226199A (en) * 2015-06-02 2016-12-28 株式会社デンソー Bidirectional dc/dc converter
CN110582930A (en) * 2017-03-31 2019-12-17 森特姆阿德泰尔运输公司 Hybrid power battery
CN110582930B (en) * 2017-03-31 2024-03-05 福赛动力公司 Hybrid power battery

Also Published As

Publication number Publication date
JP5445915B2 (en) 2014-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xuewei et al. Novel bidirectional snubberless naturally commutated soft-switching current-fed full-bridge isolated DC/DC converter for fuel cell vehicles
US9065349B2 (en) Control method for bidirectional DC-DC converters
JP5445915B2 (en) Bidirectional DC-DC converter
Chen et al. A high step-down non-isolated bus converter with partial power conversion based on synchronous LLC resonant converter
CN106208769B (en) Power conversion device
JPWO2007000830A1 (en) DC-DC converter
CN102611310A (en) Magnetic integrated self-driving current-double rectification half-bridge three-level direct-current converter
JP6201586B2 (en) DC / DC converter
JP2015159711A (en) Switching power supply and power converter
KR20100115087A (en) A bidirectional dc-dc converter and methods of controlling the same
US20210249962A1 (en) Converter
CN101588126A (en) ZVZCS Three-level DC-DC Converter with Wide Load Characteristics
CN100353652C (en) Combined type full-bridge three-level DC converter and full-bridge three-level DC converter
CN100561840C (en) Zero-voltage switch full-bridge direct current converter
CN103780086A (en) Dual-output bus type high-gain converter based on coupling inductor voltage-multiplying structure
JP2022049534A (en) Power converter
CN103546038A (en) A Soft Switching Full-Bridge DC Converter with Suppressed Secondary Voltage Oscillation
US8665616B2 (en) Near zero current-ripple inversion or rectification circuits
US7196913B2 (en) DC conversion apparatus
KR100911541B1 (en) Bidirectional 3-Phase PMC DC-DC Converters for Fuel Cell Vehicles
Shimada et al. Two novel control methods expanding input-output operating range for a bi-directional isolated DC-DC converter with active clamp circuit
US7218535B2 (en) DC conversion apparatus
Hsieh et al. An interleaved bidirectional DC-DC converter with zero-voltage-switching
KR20140063923A (en) Soft switching device of dab converter at light load
Xuewei et al. Novel bidirectional snubberless soft-switching naturally clamped zero current commutated current-fed dual active bridge (CFDAB) converter for fuel cell vehicles

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120427

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130812

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130814

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131004

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131129

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131212

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5445915

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250