JP2013005644A - Power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置に関し、特に、交流電圧を直流電圧に変換する電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device, and more particularly to a power conversion device that converts an AC voltage into a DC voltage.
一般家庭の交流電力を用いて電気自動車(EV:Electric Vehicle)およびプラグイン方式のハイブリッドカー(HV:Hybrid Vehicle)等の駆動用の主電池を充電するための電力変換装置が開発されている。 2. Description of the Related Art Power converters for charging driving main batteries such as electric vehicles (EV) and plug-in hybrid vehicles (HV) using ordinary household AC power have been developed.
電気自動車およびプラグイン方式のハイブリッドカーの特長の一つは、家庭用コンセント等の外部電源を用いて主電池である車載バッテリを充電できることである。そして、AC100VまたはAC200Vの家庭用コンセントを用いて車載バッテリを充電するには、交流電圧(AC)をバッテリ用の直流電圧(DC)に変換するためのAC/DCコンバータが必要となる。 One of the features of an electric vehicle and a plug-in hybrid car is that an in-vehicle battery as a main battery can be charged using an external power source such as a household outlet. In order to charge a vehicle-mounted battery using an AC outlet of 100 V AC or 200 V AC, an AC / DC converter for converting AC voltage (AC) into DC voltage (DC) for the battery is required.
AC/DCコンバータの一例として、たとえば、特許文献1(特開平10−304670号公報)には、以下のような構成が開示されている。すなわち、特許文献1の図4bに示される昇圧方式のAC/DCコンバータにおいては、半導体スイッチおよびインダクタで電源を短絡してリアクトルに磁気エネルギーを蓄積し、スイッチオフ時に蓄積した磁気エネルギーを電流エネルギーに変換して、負荷側へ電流を供給する。 As an example of the AC / DC converter, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-304670) discloses the following configuration. That is, in the step-up AC / DC converter shown in FIG. 4b of Patent Document 1, the magnetic energy is accumulated in the reactor by short-circuiting the power source with the semiconductor switch and the inductor, and the magnetic energy accumulated when the switch is turned off is used as the current energy. Convert and supply current to the load side.
このAC/DCコンバータでは、入力電圧である交流電圧のピーク値より出力電圧が大きくなる。たとえば、交流電圧の振幅が200Vの場合には、出力直流電圧のレベルは280V以上となる。このため、入力電圧の大きさによっては、負荷に過大な電圧が印加されてしまう場合がある。 In this AC / DC converter, the output voltage is larger than the peak value of the AC voltage that is the input voltage. For example, when the amplitude of the AC voltage is 200V, the level of the output DC voltage is 280V or more. For this reason, depending on the magnitude of the input voltage, an excessive voltage may be applied to the load.
このような問題点を解決するために、特許文献1の図4cに示される昇降圧方式のAC/DCコンバータにおいては、スイッチおよびリアクトルで整流回路の出力を短絡し、リアクトルの両端には、コンデンサおよび転流ダイオードが直列に接続されている。コンデンサは、スイッチオフによってリアクトルに発生した誘導起電力によって、転流ダイオードを経由して充電される。 In order to solve such a problem, in the buck-boost type AC / DC converter shown in FIG. 4c of Patent Document 1, the output of the rectifier circuit is short-circuited by a switch and a reactor, and a capacitor is connected to both ends of the reactor. And commutation diodes are connected in series. The capacitor is charged via the commutation diode by the induced electromotive force generated in the reactor when the switch is turned off.
このAC/DCコンバータでは、スイッチを制御する信号のデューティ比を変えることにより、出力電圧の降圧および昇圧の両方が可能となり、出力電圧を任意のレベルに設定することができる。 In this AC / DC converter, by changing the duty ratio of the signal for controlling the switch, both the step-down and step-up of the output voltage are possible, and the output voltage can be set to an arbitrary level.
しかしながら、特許文献1の図4cに示される昇降圧方式のAC/DCコンバータでは、スイッチがオフ状態のとき、当該スイッチに入力電圧および出力電圧の和に相当する電圧が印加される。このため、特許文献1の図4bに示される昇圧方式のAC/DCコンバータと比べて、スイッチの耐圧を大きくする必要があり、当該スイッチのサイズが大きくなってしまう。また、リアクトルも同様に、その耐圧を大きくする必要があり、サイズが大きくなってしまう。さらに、特許文献1の図4bに示される昇圧方式のAC/DCコンバータと比べて、スイッチおよびリアクトルに流れる電流が大きくなるため、損失が大きくなり、効率が低下してしまう。 However, in the step-up / step-down AC / DC converter shown in FIG. 4c of Patent Document 1, when the switch is in the OFF state, a voltage corresponding to the sum of the input voltage and the output voltage is applied to the switch. For this reason, it is necessary to increase the breakdown voltage of the switch as compared with the step-up AC / DC converter shown in FIG. 4B of Patent Document 1, and the size of the switch is increased. Similarly, it is necessary to increase the withstand voltage of the reactor, which increases the size. Furthermore, compared with the step-up AC / DC converter shown in FIG. 4b of Patent Document 1, since the current flowing through the switch and the reactor is increased, the loss is increased and the efficiency is lowered.
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、交流電圧を直流電圧に変換し、当該直流電圧のレベルを調整可能な構成において、損失の低減および小型化を図ることが可能な電力変換装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce loss and reduce size in a configuration in which an AC voltage is converted into a DC voltage and the level of the DC voltage can be adjusted. It is providing the power converter device which can be performed.
上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる電力変換装置は、交流電圧を直流電圧に変換するための電力変換装置であって、上記交流電圧を整流するための整流回路と、上記整流回路によって整流された電圧を直流電圧に変換して出力し、上記直流電圧のレベルを調整可能な昇降圧回路とを備え、上記昇降圧回路は、上記整流回路によって整流された電圧をスイッチングするための降圧用スイッチ素子と、上記整流回路によって整流された電圧をスイッチングするための昇圧用スイッチ素子とを含み、上記電力変換装置は、さらに、上記昇降圧回路から出力される上記直流電圧、および上記整流回路から上記昇降圧回路へ流れる入力電流の誤差を示す制御電圧を生成し、上記制御電圧と降圧用三角波との比較結果に基づいて上記降圧用スイッチ素子をスイッチングし、上記制御電圧と昇圧用三角波との比較結果に基づいて上記昇圧用スイッチ素子をスイッチングするための制御部を備える。 In order to solve the above problems, a power conversion device according to an aspect of the present invention is a power conversion device for converting an AC voltage into a DC voltage, and a rectifier circuit for rectifying the AC voltage; A voltage that is rectified by the rectifier circuit is converted into a DC voltage and output, and the voltage level of the DC voltage is adjustable, and the voltage booster / step-down circuit switches the voltage rectified by the rectifier circuit. A step-down switching element for switching, and a step-up switching element for switching the voltage rectified by the rectifying circuit, and the power converter further includes the DC voltage output from the step-up / down circuit, and A control voltage indicating an error of an input current flowing from the rectifier circuit to the step-up / down circuit is generated, and the control voltage is calculated based on a comparison result between the control voltage and a step-down triangular wave. The pressure switch element switching, a control unit for switching the boost switch element based on a comparison result of the control voltage and the step-up triangular wave.
このような構成により、特許文献1の図4cに示される昇降圧方式のAC/DCコンバータと比べて、昇降圧回路におけるトランジスタ等の電気部品に印加される電圧を小さくすることができ、また、スイッチおよびリアクトルに流れる電流を小さくすることができる。したがって、スイッチおよびリアクトル等の電気部品における損失を低減して効率を向上し、かつリアクトル等の電気部品の小型化を図ることができる。 With such a configuration, compared to the step-up / step-down AC / DC converter shown in FIG. 4c of Patent Document 1, it is possible to reduce the voltage applied to electrical components such as transistors in the step-up / step-down circuit. The current flowing through the switch and the reactor can be reduced. Therefore, it is possible to improve the efficiency by reducing the loss in the electric parts such as the switch and the reactor, and to reduce the size of the electric parts such as the reactor.
好ましくは、上記制御部は、上記制御電圧と上記降圧用三角波との比較結果に基づいて、上記降圧用スイッチ素子をスイッチングするか否かを決定し、上記制御電圧と上記昇圧用三角波との比較結果に基づいて、上記昇圧用スイッチ素子をスイッチングするか否かを決定する。 Preferably, the control unit determines whether to switch the step-down switch element based on a comparison result between the control voltage and the step-down triangular wave, and compares the control voltage with the step-up triangular wave. Based on the result, it is determined whether or not to switch the boosting switch element.
このように、制御電圧に応じて昇圧動作および降圧動作のオン・オフを切り替える構成により、昇降圧回路を適切に動作させることができる。 As described above, the step-up / step-down circuit can be appropriately operated by switching the step-up operation and the step-down operation on and off according to the control voltage.
好ましくは、上記降圧用三角波のレベルの最大値および最小値は、上記昇圧用三角波のレベルの最大値および最小値よりもそれぞれ大きい。 Preferably, the maximum value and the minimum value of the level of the step-down triangular wave are larger than the maximum value and the minimum value of the level of the step-up triangular wave, respectively.
このような構成により、降圧用三角波および昇圧用三角波のレベルを適切に設定し、昇降圧回路の動作を安定させることができる。 With such a configuration, the levels of the step-down triangular wave and the step-up triangular wave can be set appropriately, and the operation of the step-up / down circuit can be stabilized.
より好ましくは、上記降圧用三角波のレベル範囲、および上記昇圧用三角波のレベル範囲は一部が重なり、かつ上記降圧用三角波および上記昇圧用三角波の位相および周期が同じである。 More preferably, the level range of the step-down triangular wave and the level range of the step-up triangular wave partially overlap, and the phase and period of the step-down triangular wave and the step-up triangular wave are the same.
このような構成により、降圧用三角波および昇圧用三角波のレベル、位相および周期を適切に設定し、昇降圧回路の動作をさらに安定させることができる。 With such a configuration, the level, phase and period of the step-down triangular wave and the step-up triangular wave can be set appropriately, and the operation of the step-up / step-down circuit can be further stabilized.
より好ましくは、上記降圧用三角波のレベルの最小値と上記昇圧用三角波のレベルの最大値とが等しい。 More preferably, the minimum value of the step-down triangular wave level is equal to the maximum value of the step-up triangular wave level.
このように、降圧用三角波の最小値と昇圧用三角波の最大値とを一致させる構成により、昇圧用三角波および降圧用三角波の形および位相の設定の自由度を増すことができる。 As described above, the configuration in which the minimum value of the step-down triangular wave is matched with the maximum value of the step-up triangular wave can increase the degree of freedom in setting the shape and phase of the step-up triangular wave and the step-down triangular wave.
より好ましくは、上記降圧用三角波および上記昇圧用三角波の波形は、最小値から最大値へレベルが徐々に上昇し、上記最大値に達すると上記最小値へレベルが徐々に下降する波形である。 More preferably, the waveform of the step-down triangular wave and the step-up triangular wave are waveforms in which the level gradually increases from the minimum value to the maximum value and gradually decreases to the minimum value when the maximum value is reached.
このような三角波を採用することにより、各回路のばらつきによって各三角波の位相が変動しても、昇降圧回路において短絡が生じることを防ぐことができる。また、各回路のばらつきによって各三角波のレベルが変動しても、昇降圧回路の動作が不安定になることを防ぐことができる。 By adopting such a triangular wave, even if the phase of each triangular wave fluctuates due to variations in each circuit, it is possible to prevent a short circuit from occurring in the buck-boost circuit. Further, even if the level of each triangular wave varies due to variations in each circuit, it is possible to prevent the operation of the step-up / down circuit from becoming unstable.
より好ましくは、上記降圧用三角波および上記昇圧用三角波の波形は、最大値からレベルが徐々に下降し、最小値に達すると上記最大値に切り替わる波形である。 More preferably, the waveform of the step-down triangular wave and the step-up triangular wave are waveforms in which the level gradually decreases from the maximum value and switches to the maximum value when reaching the minimum value.
このような三角波を採用することにより、各回路のばらつきによって各三角波のレベルが変動しても、昇降圧回路の動作が不安定になることを防ぐことができる。 By adopting such a triangular wave, it is possible to prevent the operation of the step-up / step-down circuit from becoming unstable even if the level of each triangular wave varies due to variations in each circuit.
より好ましくは、上記降圧用三角波および上記昇圧用三角波の波形は、最小値からレベルが徐々に上昇し、最大値に達すると上記最小値に切り替わる波形である。 More preferably, the waveform of the step-down triangular wave and the step-up triangular wave are waveforms that gradually increase from the minimum value and switch to the minimum value when the maximum value is reached.
このような三角波を採用することにより、各回路のばらつきによって各三角波のレベルが変動しても、昇降圧回路の動作が不安定になることを防ぐことができる。 By adopting such a triangular wave, it is possible to prevent the operation of the step-up / step-down circuit from becoming unstable even if the level of each triangular wave varies due to variations in each circuit.
好ましくは、上記電力変換装置は、さらに、入力側および出力側間を絶縁しながら、上記昇降圧回路から受けた直流電圧を負荷に伝達するための電力伝達用絶縁回路を備える。 Preferably, the power conversion device further includes a power transmission insulating circuit for transmitting the DC voltage received from the step-up / down circuit to the load while insulating the input side and the output side.
このような構成により、特許文献1の図4cに示される昇降圧方式のAC/DCコンバータと比べて、昇降圧回路におけるトランジスタ等の電気部品に印加される電圧を小さくすることができ、また、スイッチおよびリアクトルに流れる電流を小さくすることができる。したがって、スイッチおよびリアクトル等の電気部品における損失を低減して効率を向上し、かつリアクトル等の電気部品の小型化を図ることができる。 With such a configuration, compared to the step-up / step-down AC / DC converter shown in FIG. 4c of Patent Document 1, it is possible to reduce the voltage applied to electrical components such as transistors in the step-up / step-down circuit. The current flowing through the switch and the reactor can be reduced. Therefore, it is possible to improve the efficiency by reducing the loss in the electric parts such as the switch and the reactor, and to reduce the size of the electric parts such as the reactor.
本発明によれば、交流電圧を直流電圧に変換し、当該直流電圧のレベルを調整可能な構成において、損失の低減および小型化を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce loss and reduce the size in a configuration in which an AC voltage is converted into a DC voltage and the level of the DC voltage can be adjusted.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[構成および基本動作]
図1は、本発明の実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す図である。
[Configuration and basic operation]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
図1を参照して、電力変換装置101は、整流回路51と、昇降圧回路52と、電力伝達用絶縁回路53と、制御部14とを備える。昇降圧回路52は、キャパシタC11,C12と、トランジスタTR11,TR12と、インダクタL11と、ダイオードD11,D12とを含む。電力伝達用絶縁回路53は、キャパシタC0,C1,C2と、入力スイッチ部21と、出力スイッチ部22とを含む。入力スイッチ部21は、トランジスタTR21,TR22を含む。出力スイッチ部22は、トランジスタTR23,TR24を含む。トランジスタTR11,TR12,TR21,TR22,TR23,TR24は、たとえばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)である。なお、電力変換装置101において、これらの各トランジスタの代わりに他の種類のスイッチ素子を用いてもよい。
With reference to FIG. 1, the power conversion device 101 includes a
電力変換装置101は、交流電源201から供給された交流電力を直流電力に変換して負荷202に供給する。負荷202は、たとえば、EVおよびプラグイン方式のHV等の駆動用の主電池である。
The power conversion device 101 converts AC power supplied from the
昇降圧回路52において、トランジスタTR11は、制御部14からの制御信号G11を受けるゲートと、整流回路51に接続されたコレクタと、ダイオードD11のカソードおよびインダクタL11の第1端に接続されたエミッタとを有する。トランジスタTR12は、制御部14からの制御信号G12を受けるゲートと、インダクタL11の第2端およびダイオードD12のアノードに接続されたコレクタと、整流回路51、ダイオードD11のアノードおよびキャパシタC11の第2端に接続されたエミッタとを有する。キャパシタC12は、トランジスタTR11のコレクタに接続された第1端と、ダイオードD11のアノードに接続された第2端とを有する。ダイオードD12のカソードとキャパシタC11の第1端とが接続されている。
In the step-up / step-
電力伝達用絶縁回路53において、トランジスタTR21は、制御部14からの制御信号G1を受けるゲートと、昇降圧回路52のキャパシタC11の第2端およびダイオードD5のアノードに接続されたエミッタと、ダイオードD5のカソードおよびキャパシタC1の第1端に接続されたコレクタとを有する。トランジスタTR22は、制御部14からの制御信号G2を受けるゲートと、昇降圧回路52のキャパシタC11の第1端およびダイオードD6のカソードに接続されたコレクタと、ダイオードD6のアノードおよびキャパシタC1の第2端に接続されたエミッタとを有する。トランジスタTR23は、制御部14からの制御信号G3を受けるゲートと、ダイオードD7のカソードおよびキャパシタC2の第1端に接続されたコレクタと、ダイオードD7のアノードおよびキャパシタC1の第1端に接続されたエミッタとを有する。トランジスタTR24は、制御部14からの制御信号G4を受けるゲートと、ダイオードD8のカソードおよびキャパシタC1の第2端に接続されたコレクタと、ダイオードD8のアノードおよびキャパシタC2の第2端に接続されたエミッタとを有する。
In the power
整流回路51は、たとえばダイオードブリッジを含み、交流電源201から供給される交流電圧を全波整流して昇降圧回路52へ出力する。
The
昇降圧回路52は、整流回路51によって整流された電圧を直流電圧に変換する。昇降圧回路52は、昇圧動作および降圧動作を行なうことにより、当該直流電圧のレベルを調整可能である。
The step-up / down
昇降圧回路52において、降圧用スイッチ素子であるトランジスタTR11、インダクタL11、ダイオードD11およびキャパシタC11によって降圧回路が構成され、昇圧用スイッチ素子であるトランジスタTR12、インダクタL11、ダイオードD12およびキャパシタC11によって昇圧回路が構成される。また、キャパシタC12により、昇降圧回路52への入力電流のリップルが抑制される。
In the step-up / step-
より詳細には、昇降圧回路52において、トランジスタTR11は、たとえばトランジスタTR12のオフ状態において、整流回路51によって整流された電圧をスイッチングする。インダクタL11は、トランジスタTR11がオンしたときに電流を増加させてエネルギーを蓄積する。そして、トランジスタTR11がオフしたときに、インダクタL11に蓄積されたエネルギーがダイオードD12を通してキャパシタC11へ放出され、キャパシタC11が充電される。
More specifically, in the step-up / step-
また、トランジスタTR12は、たとえばトランジスタTR11のオン状態において、整流回路51によって整流された電圧をスイッチングする。インダクタL11は、トランジスタTR12がオンしたときに電流を増加させてエネルギーを蓄積する。そして、トランジスタTR12がオフしたときに、インダクタL11に蓄積されたエネルギーがダイオードD12を通してキャパシタC11へ放出され、キャパシタC11が充電される。
The transistor TR12 switches the voltage rectified by the
制御部14は、制御信号G11,G12をトランジスタTR11およびTR12にそれぞれ出力することにより、トランジスタTR11およびTR12のスイッチングを制御する。これにより、昇降圧回路52は、ダイオードD1から受けた電圧を直流電圧に変換するとともに昇圧または降圧する。
ここで、昇降圧回路52の降圧動作において、昇降圧回路52の入力電圧をVinとし、出力電圧をVoutとし、トランジスタTR11のデューティ比をDとすると、出力電圧Voutは以下のように表される。
Vout=D×Vin
Here, in the step-down operation of the step-up / step-
Vout = D × Vin
また、昇降圧回路52の昇圧動作において、昇降圧回路52の入力電圧をVinとし、出力電圧をVoutとし、トランジスタTR12のデューティ比をDとすると、出力電圧Voutは以下のように表される。
Vout={1/(1−D)}×Vin
In the boosting operation of the step-up / step-
Vout = {1 / (1-D)} × Vin
これらの式から分かるように、昇降圧回路52は、デューティ比の設定次第で、入力電圧よりも高い出力電圧および低い出力電圧のいずれを得ることも可能である。すなわち、Vin<VoutおよびVin>Voutの両方を実現することができる。
As can be seen from these equations, the step-up / step-
また、昇降圧回路52は、力率改善回路としての機能も有している。すなわち、トランジスタTR11およびTR12は、制御部14により、昇降圧回路52の入力電圧の位相と入力電流の位相とを合わせるようにそれぞれ制御される。
The step-up / step-
電力伝達用絶縁回路53は、入力側および出力側間を絶縁しながら、昇降圧回路52から受けた電力を伝達する。
The power
より詳細には、入力スイッチ部21は、昇降圧回路52において昇圧または降圧された電力すなわちキャパシタC11およびC0に蓄えられた電力をトランジスタTR21のエミッタおよびトランジスタTR22のコレクタにおいて受けて、キャパシタC1に供給する。出力スイッチ部22は、キャパシタC1に蓄えられた電力をキャパシタC2に供給する。キャパシタC2に蓄えられた電力は、放電されて負荷202へ出力される。
More specifically, the
制御部14は、制御信号G1〜G4をトランジスタTR21〜TR24にそれぞれ出力することにより、トランジスタTR21〜TR24のオンおよびオフをそれぞれ切り替える。電力伝達用絶縁回路53は、制御部14のスイッチ制御により、昇降圧回路52および負荷202間を絶縁しながら、昇降圧回路52から受けた電力を負荷202に伝達する。
The
また、制御部14は、昇降圧回路52から出力される直流電圧、および整流回路51から昇降圧回路52へ流れる入力電流の誤差を示す制御電圧を生成し、制御電圧と降圧用三角波との比較結果に基づいてトランジスタTR11をスイッチングし、制御電圧と昇圧用三角波との比較結果に基づいてトランジスタTR12をスイッチングする。
Further, the
より詳細には、制御部14は、制御電圧と降圧用三角波との比較結果に基づいて、トランジスタTR11をスイッチングするか否かを決定し、制御電圧と昇圧用三角波との比較結果に基づいて、トランジスタTR12をスイッチングするか否かを決定する。
More specifically, the
たとえば、入力電圧Vin<出力電圧Voutの場合には、トランジスタTR11がオンし、トランジスタTR12がPWM制御される。一方、入力電圧Vin>出力電圧Voutの場合には、トランジスタTR11がPWM制御され、トランジスタTR12がオフする。 For example, when the input voltage Vin <the output voltage Vout, the transistor TR11 is turned on and the transistor TR12 is PWM-controlled. On the other hand, when the input voltage Vin> the output voltage Vout, the transistor TR11 is PWM-controlled and the transistor TR12 is turned off.
図2は、本発明の実施の形態に係る電力変換装置における制御部の構成を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a control unit in the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
図2を参照して、電力変換装置101は、さらに、三角波発振回路15と、抵抗R11とを備える。制御部14は、差動増幅器31と、乗算器32と、加算器33と、差動増幅器34と、比較器35,36と、バッファ37,38と、抵抗R12,R13とを含む。
Referring to FIG. 2, power conversion device 101 further includes a triangular
キャパシタC12は、トランジスタTR11のコレクタに接続された第1端と、第2端とを有する。抵抗R11は、ダイオードD11のアノードとキャパシタC12の第2端との間に接続され、昇降圧回路52の入力電流Iinを検出するために設けられる。
Capacitor C12 has a first end connected to the collector of transistor TR11, and a second end. The resistor R11 is connected between the anode of the diode D11 and the second end of the capacitor C12, and is provided to detect the input current Iin of the step-up / down
三角波発振回路15は、たとえば最小レベルが2.5V、最大レベルが4Vの降圧用三角波を生成し、比較器35の非反転入力端子へ出力する。また、三角波発振回路15は、たとえば最小レベルが1V、最大レベルが2.5Vの昇圧用三角波を生成し、比較器36の非反転入力端子へ出力する。
The triangular
抵抗R12および抵抗R13で構成される分圧回路は、昇降圧回路52の出力電圧Voutを分圧して差動増幅器31の反転入力端子へ出力する。
The voltage dividing circuit constituted by the resistor R12 and the resistor R13 divides the output voltage Vout of the step-up / down
差動増幅器31は、誤差増幅器として機能し、反転入力端子において受けた分圧電圧と非反転入力端子において受けた出力基準電圧Vrefとの差を増幅し、差動増幅電圧ERVを出力する。
The
乗算器32は、昇降圧回路52の入力電圧Vinと差動増幅電圧ERVとを乗算し、乗算結果を示す電圧MOUTを加算器33へ出力する。
The
加算器33は、昇降圧回路52の入力電流Iinを示す抵抗R11における電圧と電圧MOUTとを加算し、加算結果を示す電圧を差動増幅器34の反転入力端子へ出力する。
The
差動増幅器34は、誤差増幅器として機能し、反転入力端子において加算器33から受けた電圧と非反転入力端子において受けた電流基準電圧との差を増幅し、差動増幅電圧ERIを出力する。
The
比較器35は、差動増幅電圧ERIと降圧用三角波とを比較し、比較結果を示す制御信号G11を、バッファ37経由でトランジスタTR11のゲートへ出力する。
The
比較器36は、差動増幅電圧ERIと昇圧用三角波とを比較し、比較結果を示す制御信号G12を、バッファ38経由でトランジスタTR12のゲートへ出力する。
The comparator 36 compares the differential amplification voltage ERI and the boosting triangular wave, and outputs a control signal G12 indicating the comparison result to the gate of the transistor TR12 via the
制御部14は、制御信号G11および制御信号G12を生成してトランジスタTR11およびTR12をそれぞれPWM制御することにより、昇降圧回路52の出力電圧Voutを一定に保ち、かつ昇降圧回路52の入力電流および出力電流を同位相とするためのフィードバック制御を行なう。
The
[動作]
次に、本発明の実施の形態に係る昇降圧回路の動作について図面を用いて説明する。
[Operation]
Next, the operation of the step-up / step-down circuit according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図3は、本発明の実施の形態に係る電力変換装置における制御部が制御信号を生成する動作を示す図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating an operation in which the control unit in the power conversion device according to the embodiment of the present invention generates a control signal.
図3を参照して、差動増幅電圧ERIのレベルが降圧用三角波より小さい場合には制御信号G11が論理ハイレベルとなり、大きい場合には論理ローレベルとなる。トランジスタTR11は、論理ハイレベルの制御信号G11を受けてオンし、論理ローレベルの制御信号G11を受けてオフする。 Referring to FIG. 3, when the level of differential amplification voltage ERI is smaller than the triangular wave for step-down, control signal G11 is at a logic high level, and when it is greater, it is at a logic low level. The transistor TR11 is turned on in response to a logic high level control signal G11, and is turned off in response to a logic low level control signal G11.
制御信号G11が論理ハイレベルおよび論理ローレベルを繰り返すことにより、昇降圧回路52において降圧動作が行われる。
As the control signal G11 repeats the logic high level and the logic low level, the step-down / step-
また、差動増幅電圧ERIのレベルが昇圧用三角波より小さい場合には制御信号G12が論理ハイレベルとなり、大きい場合には論理ローレベルとなる。トランジスタTR12は、論理ハイレベルの制御信号G12を受けてオンし、論理ローレベルの制御信号G12を受けてオフする。 Further, when the level of the differential amplification voltage ERI is smaller than the boosting triangular wave, the control signal G12 becomes a logic high level, and when it is larger, the control signal G12 becomes a logic low level. The transistor TR12 is turned on in response to a logic high level control signal G12, and is turned off in response to a logic low level control signal G12.
制御信号G12が論理ハイレベルおよび論理ローレベルを繰り返すことにより、昇降圧回路52において昇圧動作が行われる。
As the control signal G12 repeats the logic high level and the logic low level, the boosting / lowering
降圧用三角波のレベルの最大値および最小値は、昇圧用三角波のレベルの最大値および最小値よりもそれぞれ大きい。そして、降圧用三角波のレベルの最小値と昇圧用三角波のレベルの最大値とが等しい。 The maximum value and minimum value of the step-down triangular wave level are larger than the maximum value and minimum value of the step-up triangular wave level, respectively. The minimum value of the step-down triangular wave level is equal to the maximum value of the step-up triangular wave level.
このように、降圧用三角波の最小値と昇圧用三角波の最大値とを一致させる構成により、昇圧用三角波および降圧用三角波の形および位相の設定の自由度を増すことができる。 As described above, the configuration in which the minimum value of the step-down triangular wave is matched with the maximum value of the step-up triangular wave can increase the degree of freedom in setting the shape and phase of the step-up triangular wave and the step-down triangular wave.
また、昇圧用三角波および降圧用三角波は同位相である。これにより、三角波発振回路15において、昇圧用三角波および降圧用三角波の一方を生成する回路と、一方の三角波のレベルをシフトして他方の三角波を生成する回路とを設ければよくなることから、三角波発振回路15の構成の簡易化を図ることができる。
The step-up triangular wave and the step-down triangular wave have the same phase. Thereby, in the triangular
図4は、本発明の実施の形態に係る制御部における各電圧の変化の一例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of changes in each voltage in the control unit according to the embodiment of the present invention.
図4を参照して、タイミングtaにおいて、負荷電流、すなわち負荷202の消費電流が大きくなると、出力電圧Voutが低下する。そうすると、差動増幅電圧ERVが大きくなり、電圧MOUTが大きくなり、差動増幅電圧ERIが小さくなる。これにより、降圧用の制御信号G11のデューティ比が大きくなり、昇圧用の制御信号G12のデューティ比が大きくなるため、出力電圧Voutが上昇する。
Referring to FIG. 4, when the load current, that is, the current consumption of
図5は、本発明の実施の形態に係る制御部における各電圧の変化の一例を示す図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of changes in each voltage in the control unit according to the embodiment of the present invention.
図5を参照して、タイミングtbにおいて、負荷電流、すなわち負荷202の消費電流が小さくなると、出力電圧Voutが上昇する。そうすると、差動増幅電圧ERVが小さくなり、電圧MOUTが小さくなり、差動増幅電圧ERIが大きくなる。これにより、降圧用の制御信号G11のデューティ比が小さくなり、昇圧用の制御信号G12のデューティ比が小さくなるため、出力電圧Voutが低下する。
Referring to FIG. 5, when the load current, that is, the current consumption of
図6は、本発明の実施の形態に係る制御部における各電圧の変化の一例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of changes in each voltage in the control unit according to the embodiment of the present invention.
図6を参照して、電力変換装置101の電源投入時においては、出力電圧Voutのレベルが小さいことから、差動増幅電圧ERVが大きくなり、電圧MOUTが大きくなり、差動増幅電圧ERIが小さくなる。これにより、降圧用の制御信号G11のデューティ比が大きくなり、昇圧用の制御信号G12のデューティ比が大きくなるため、出力電圧Voutが上昇する。出力電圧Voutが所定値に達すると、差動増幅電圧ERVが小さくなり、出力電圧Voutが上昇しなくなる。 Referring to FIG. 6, when power supply device 101 is turned on, the level of output voltage Vout is low, so that differential amplification voltage ERV increases, voltage MOUT increases, and differential amplification voltage ERI decreases. Become. As a result, the duty ratio of the step-down control signal G11 is increased and the duty ratio of the step-up control signal G12 is increased, so that the output voltage Vout is increased. When the output voltage Vout reaches a predetermined value, the differential amplification voltage ERV decreases and the output voltage Vout does not increase.
図7は、本発明の実施の形態に係る電力変換装置における三角波および制御信号の他の例を示す図である。 FIG. 7 is a diagram illustrating another example of the triangular wave and the control signal in the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
図7を参照して、昇圧用三角波および降圧用三角波の波形を山形とし、両波の位相および周期を異ならせ、かつ両波の一部をオーバラップさせる。 Referring to FIG. 7, the waveforms of the boosting triangular wave and the stepping-down triangular wave are mountain-shaped, the phases and periods of both waves are made different, and a part of both waves is overlapped.
このような三角波を採用した場合には、昇圧用のスイッチ素子であるトランジスタTR12がオン状態のときに、降圧用のスイッチ素子であるトランジスタTR11がオフする可能性があり、この場合、リアクトルL11の電流に関して回路が短絡状態となってしまう。 When such a triangular wave is employed, there is a possibility that the transistor TR11, which is a step-down switching element, is turned off when the transistor TR12, which is a step-up switching element, is on. In this case, the reactor L11 The circuit is short-circuited with respect to the current.
図8は、本発明の実施の形態に係る電力変換装置における三角波および制御信号の他の例を示す図である。 FIG. 8 is a diagram illustrating another example of the triangular wave and the control signal in the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
図8を参照して、昇圧用三角波および降圧用三角波の波形を山形とし、両波はオーバラップさせない。 Referring to FIG. 8, the waveform of the step-up triangular wave and the step-down triangular wave are mountain-shaped, and the two waves are not overlapped.
このような三角波を採用した場合には、差動増幅電圧ERIのレベルが昇圧用三角波の最大値および降圧用三角波の最小値の間にあるとき、昇降圧回路52において昇圧動作および降圧動作のいずれも行われないので、動作が不安定となる。
When such a triangular wave is adopted, when the level of the differential amplification voltage ERI is between the maximum value of the boosting triangular wave and the minimum value of the stepping-down triangular wave, the step-up / step-
図9は、本発明の実施の形態に係る電力変換装置における三角波および制御信号の他の例を示す図である。 FIG. 9 is a diagram illustrating another example of the triangular wave and the control signal in the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
図9を参照して、昇圧用三角波および降圧用三角波の波形を山形とし、両波の一部をオーバラップさせる。 Referring to FIG. 9, the waveform of the boosting triangular wave and the stepping-down triangular wave are mountain-shaped, and a part of both waves is overlapped.
すなわち、降圧用三角波のレベル範囲、および昇圧用三角波のレベル範囲は一部が重なり、かつ降圧用三角波および昇圧用三角波の位相および周期が同じである。そして、降圧用三角波および昇圧用三角波の波形は、最小値から最大値へレベルが徐々に上昇し、最大値に達すると最小値へレベルが徐々に下降する波形である。 That is, the level range of the step-down triangular wave and the level range of the step-up triangular wave partially overlap, and the phase and period of the step-down triangular wave and the step-up triangular wave are the same. The waveform of the step-down triangular wave and the step-up triangular wave is a waveform in which the level gradually increases from the minimum value to the maximum value, and when the maximum value is reached, the level gradually decreases to the minimum value.
このような三角波を採用することにより、各回路のばらつきによって各三角波の位相が変動しても、図7に示す三角波のように昇降圧回路52において短絡が生じることを防ぐことができる。また、各回路のばらつきによって各三角波のレベルが変動しても、図8に示す三角波のように昇降圧回路52の動作が不安定になることを防ぐことができる。
By adopting such a triangular wave, even if the phase of each triangular wave fluctuates due to variations in each circuit, it is possible to prevent a short circuit from occurring in the buck-
図10は、本発明の実施の形態に係る電力変換装置における三角波および制御信号の他の例を示す図である。 FIG. 10 is a diagram illustrating another example of the triangular wave and the control signal in the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
図10を参照して、昇圧用三角波および降圧用三角波の波形を、レベルが徐々に下降するのこぎり形とし、両波の一部をオーバラップさせる。 Referring to FIG. 10, the waveform of the step-up triangular wave and the step-down triangular wave is a saw-tooth whose level gradually decreases, and a part of both waves is overlapped.
すなわち、降圧用三角波のレベル範囲、および昇圧用三角波のレベル範囲は一部が重なり、かつ降圧用三角波および昇圧用三角波の位相および周期が同じである。そして、降圧用三角波および昇圧用三角波の波形は、最大値からレベルが徐々に下降し、最小値に達すると最大値に切り替わる波形である。 That is, the level range of the step-down triangular wave and the level range of the step-up triangular wave partially overlap, and the phase and period of the step-down triangular wave and the step-up triangular wave are the same. The waveforms of the step-down triangular wave and the step-up triangular wave are waveforms that gradually decrease from the maximum value and switch to the maximum value when the minimum value is reached.
このような三角波を採用することにより、各回路のばらつきによって各三角波のレベルが変動しても、図8に示す三角波のように昇降圧回路52の動作が不安定になることを防ぐことができる。
By adopting such a triangular wave, even if the level of each triangular wave fluctuates due to variations in each circuit, it is possible to prevent the operation of the buck-
一方、各回路のばらつきによって各三角波の位相が変動すると、図7に示す三角波のように昇降圧回路52において短絡が生じる可能性がある。このため、図9に示す波形の方が好ましい。
On the other hand, if the phase of each triangular wave fluctuates due to variations in each circuit, there is a possibility that a short circuit will occur in the buck-
図11は、本発明の実施の形態に係る電力変換装置における三角波および制御信号の他の例を示す図である。 FIG. 11 is a diagram illustrating another example of the triangular wave and the control signal in the power conversion device according to the embodiment of the present invention.
図11を参照して、昇圧用三角波および降圧用三角波の波形を、レベルが徐々に上昇するのこぎり形とし、両波の一部をオーバラップさせる。 Referring to FIG. 11, the waveform of the boosting triangular wave and the stepping-down triangular wave is a saw-tooth whose level gradually rises, and a part of both waves is overlapped.
すなわち、降圧用三角波のレベル範囲、および昇圧用三角波のレベル範囲は一部が重なり、かつ降圧用三角波および昇圧用三角波の位相および周期が同じである。そして、降圧用三角波および昇圧用三角波の波形は、最小値からレベルが徐々に上昇し、最大値に達すると最小値に切り替わる波形である。 That is, the level range of the step-down triangular wave and the level range of the step-up triangular wave partially overlap, and the phase and period of the step-down triangular wave and the step-up triangular wave are the same. The waveforms of the step-down triangular wave and the step-up triangular wave gradually increase from the minimum value and switch to the minimum value when the maximum value is reached.
このような三角波を採用することにより、各回路のばらつきによって各三角波のレベルが変動しても、図8に示す三角波のように昇降圧回路52の動作が不安定になることを防ぐことができる。
By adopting such a triangular wave, even if the level of each triangular wave fluctuates due to variations in each circuit, it is possible to prevent the operation of the buck-
一方、昇圧用のスイッチ素子であるトランジスタTR12がオフするタイミングで降圧用のスイッチ素子であるトランジスタTR11がオフすることから、昇降圧回路52において純粋な昇圧動作が行われず、リアクトルL11における電流変化が大きくなる。このため、図9および図10に示す三角波の方が好ましい。
On the other hand, since the transistor TR11, which is a step-down switching element, is turned off at the timing when the transistor TR12, which is a step-up switching element, is turned off, a pure step-up operation is not performed in the step-up / down
次に、本発明の実施の形態に係る電力伝達用絶縁回路が電力伝達を行なう際の動作について図面を用いて説明する。 Next, the operation when the power transmission insulating circuit according to the embodiment of the present invention performs power transmission will be described with reference to the drawings.
図12は、本発明の実施の形態に係る電力伝達用絶縁回路によるスイッチング動作を示す図である。 FIG. 12 is a diagram showing a switching operation by the power transmission insulating circuit according to the embodiment of the present invention.
図12を参照して、まず、制御部14は、期間T1において、トランジスタTR21をオンし、トランジスタTR22をオンし、トランジスタTR23をオフし、トランジスタTR24をオフする。これにより、キャパシタC11およびキャパシタC0に蓄えられた電荷が放電され、放電された電荷がキャパシタC1に蓄えられる。トランジスタTR23およびTR24がオフされていることにより、昇降圧回路52および負荷202間の絶縁が確保される。
Referring to FIG. 12, first, in period T1,
次に、制御部14は、期間T2において、トランジスタTR21〜TR24をオフする。これにより、電力伝達用絶縁回路53の入力側および出力側間の絶縁を確保するためのデッドタイムが設けられる。すなわち、入力スイッチ部21における各スイッチおよび出力スイッチ部22における各スイッチを介して電力伝達用絶縁回路53の入力側および出力側間、すなわち昇降圧回路52および負荷202間が短絡することを防ぐことができる。
Next, the
次に、制御部14は、期間T3において、トランジスタTR21をオフし、トランジスタTR22をオフし、トランジスタTR23をオンし、トランジスタTR24をオンする。これにより、キャパシタC1に蓄えられた電荷が放電され、放電された電荷がキャパシタC2に蓄えられる。トランジスタTR21およびTR22がオフされていることにより、昇降圧回路52および負荷202間の絶縁が確保される。
Next, in the period T3, the
次に、制御部14は、期間T4において、トランジスタTR21〜TR24をオフする。これにより、期間T2と同様に、電力伝達用絶縁回路53の入力側および出力側間の絶縁を確保するためのデッドタイムが設けられる。
Next, the
ここで、期間T1〜T4において、キャパシタC0は昇降圧回路52において昇圧または降圧された電力により充電されており、また、キャパシタC2に蓄えられた電力は放電されて負荷202へ出力されている。また、期間T2およびT4においては、キャパシタC1における電荷の移動はない。
Here, in the period T <b> 1 to T <b> 4, the capacitor C <b> 0 is charged with the power boosted or stepped down in the step-up / step-
そして、制御部14は、これら期間T1、期間T2、期間T3および期間T4をこの順番で繰り返すことにより、電力伝達用絶縁回路53の入力側および出力側間を絶縁しながら、昇降圧回路52からの電力すなわち直流電圧を負荷202に伝達する。
The
ところで、特許文献1の図4cに示される昇降圧方式のAC/DCコンバータでは、特許文献1の図4bに示される昇圧方式のAC/DCコンバータと比べて、スイッチの耐圧を大きくする必要があり、当該スイッチのサイズが大きくなってしまう。また、リアクトルも同様に、その耐圧を大きくする必要があり、サイズが大きくなってしまう。さらに、特許文献1の図4bに示される昇圧方式のAC/DCコンバータと比べて、スイッチおよびリアクトルに流れる電流が大きくなるため、損失が大きくなり、効率が低下してしまう。 Incidentally, in the step-up / step-down AC / DC converter shown in FIG. 4 c of Patent Document 1, it is necessary to increase the breakdown voltage of the switch as compared with the boost-type AC / DC converter shown in FIG. 4 b of Patent Document 1. This increases the size of the switch. Similarly, it is necessary to increase the withstand voltage of the reactor, which increases the size. Furthermore, compared with the step-up AC / DC converter shown in FIG. 4b of Patent Document 1, since the current flowing through the switch and the reactor is increased, the loss is increased and the efficiency is lowered.
これに対して、本発明の実施の形態に係る電力変換装置では、昇降圧回路52は、整流回路51によって整流された電圧をスイッチングするための降圧用スイッチ素子であるトランジスタTR11と、整流回路51によって整流された電圧をスイッチングするための昇圧用スイッチ素子であるトランジスタTR12とを含む。そして、制御部14は、昇降圧回路52から出力される直流電圧、および整流回路51から昇降圧回路52へ流れる入力電流の誤差を示す制御電圧を生成し、制御電圧と降圧用三角波との比較結果に基づいてトランジスタTR11をスイッチングし、制御電圧と昇圧用三角波との比較結果に基づいてトランジスタTR12をスイッチングする。
On the other hand, in the power conversion device according to the embodiment of the present invention, the step-up / step-
このような構成により、特許文献1の図4cに示される昇降圧方式のAC/DCコンバータと比べて、昇降圧回路におけるトランジスタ等の電気部品に印加される電圧を小さくすることができ、また、スイッチおよびリアクトルに流れる電流を小さくすることができる。したがって、スイッチおよびリアクトル等の電気部品における損失を低減して効率を向上し、かつリアクトル等の電気部品の小型化を図ることができる。 With such a configuration, compared to the step-up / step-down AC / DC converter shown in FIG. 4c of Patent Document 1, it is possible to reduce the voltage applied to electrical components such as transistors in the step-up / step-down circuit. The current flowing through the switch and the reactor can be reduced. Therefore, it is possible to improve the efficiency by reducing the loss in the electric parts such as the switch and the reactor, and to reduce the size of the electric parts such as the reactor.
また、本発明の実施の形態に係る電力変換装置では、制御部14は、制御電圧と降圧用三角波との比較結果に基づいて、トランジスタTR11をスイッチングするか否かを決定し、制御電圧と昇圧用三角波との比較結果に基づいて、トランジスタTR12をスイッチングするか否かを決定する。
In the power conversion device according to the embodiment of the present invention,
このように、制御電圧に応じて昇圧動作および降圧動作のオン・オフを切り替える構成により、昇降圧回路を適切に動作させることができる。 As described above, the step-up / step-down circuit can be appropriately operated by switching the step-up operation and the step-down operation on and off according to the control voltage.
また、本発明の実施の形態に係る電力変換装置では、降圧用三角波のレベルの最大値および最小値は、昇圧用三角波のレベルの最大値および最小値よりもそれぞれ大きい。 In the power conversion device according to the embodiment of the present invention, the maximum value and the minimum value of the step-down triangular wave level are larger than the maximum value and the minimum value of the step-up triangular wave level, respectively.
このような構成により、降圧用三角波および昇圧用三角波のレベルを適切に設定し、昇降圧回路の動作を安定させることができる。 With such a configuration, the levels of the step-down triangular wave and the step-up triangular wave can be set appropriately, and the operation of the step-up / down circuit can be stabilized.
また、本発明の実施の形態に係る電力変換装置では、降圧用三角波のレベル範囲、および昇圧用三角波のレベル範囲は一部が重なり、かつ降圧用三角波および昇圧用三角波の位相および周期が同じである。 Further, in the power conversion device according to the embodiment of the present invention, the level range of the step-down triangular wave and the level range of the step-up triangular wave partially overlap, and the phase and period of the step-down triangular wave and the step-up triangular wave are the same. is there.
このような構成により、降圧用三角波および昇圧用三角波のレベル、位相および周期を適切に設定し、昇降圧回路の動作をさらに安定させることができる。 With such a configuration, the level, phase and period of the step-down triangular wave and the step-up triangular wave can be set appropriately, and the operation of the step-up / step-down circuit can be further stabilized.
また、本発明の実施の形態に係る電力変換装置では、電力伝達用絶縁回路53は、入力側および出力側間を絶縁しながら、昇降圧回路52から受けた直流電圧を負荷202に伝達する。
In the power conversion device according to the embodiment of the present invention, power
このような構成により、大きな容積を占める電源トランスを使用することなく交流電圧を直流電圧に変換し、かつ交流電源側と負荷側とを電気的に絶縁することができる。 With such a configuration, an AC voltage can be converted to a DC voltage without using a power transformer that occupies a large volume, and the AC power supply side and the load side can be electrically insulated.
なお、本発明の実施の形態に係る電力変換装置は、電力伝達用絶縁回路53を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。電力変換装置101が電力伝達用絶縁回路53を備えない構成であっても、入力電圧および出力電圧の調整範囲が広い、力率改善に対応したAC/DCコンバータ、およびEV等の充電器を提供することが可能である。
In addition, although the power converter device which concerns on embodiment of this invention was set as the structure provided with the
また、本発明の実施の形態に係る電力変換装置において、「インダクタ」は、リアクトルのような大型の部品も含むものとする。 In the power conversion device according to the embodiment of the present invention, the “inductor” includes a large component such as a reactor.
また、電力伝達用絶縁回路53は、キャパシタC0を備えない構成であってもよい。ただし、キャパシタC0を設けることにより、電力伝達用絶縁回路53への入力電流のリップルを防ぎ、回路動作の安定化を図るという効果が得られる。
Further, the power
また、本発明の実施の形態に係る電力伝達用絶縁回路は、キャパシタC0〜C2を備える構成であるとしたが、キャパシタに限らず、コイル(インダクタ)等の他の蓄電素子を備える構成であってもよい。 In addition, the power transmission insulating circuit according to the embodiment of the present invention is configured to include the capacitors C0 to C2, but is not limited to the capacitor, and is configured to include other power storage elements such as coils (inductors). May be.
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The above embodiment should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
14 制御部
15 三角波発振回路
21 入力スイッチ部
22 出力スイッチ部
31 差動増幅器
32 乗算器
33 加算器
34 差動増幅器
35,36 比較器
37,38 バッファ
51 整流回路
52 昇降圧回路
53 電力伝達用絶縁回路
101 電力変換装置
201 交流電源
202 負荷
C0,C1,C2,C11,C12 キャパシタ
D11,D12 ダイオード
TR11 トランジスタ(降圧用スイッチ素子)
TR12 トランジスタ(昇圧用スイッチ素子)
L11 インダクタ
TR21,TR22,TR23,TR24 トランジスタ
R11,R12,R13 抵抗
DESCRIPTION OF
TR12 transistor (step-up switch element)
L11 Inductor TR21, TR22, TR23, TR24 Transistors R11, R12, R13 Resistance
Claims (9)
前記交流電圧を整流するための整流回路と、
前記整流回路によって整流された電圧を直流電圧に変換して出力し、前記直流電圧のレベルを調整可能な昇降圧回路とを備え、
前記昇降圧回路は、
前記整流回路によって整流された電圧をスイッチングするための降圧用スイッチ素子と、
前記整流回路によって整流された電圧をスイッチングするための昇圧用スイッチ素子とを含み、
前記電力変換装置は、さらに、
前記昇降圧回路から出力される前記直流電圧、および前記整流回路から前記昇降圧回路へ流れる入力電流の誤差を示す制御電圧を生成し、前記制御電圧と降圧用三角波との比較結果に基づいて前記降圧用スイッチ素子をスイッチングし、前記制御電圧と昇圧用三角波との比較結果に基づいて前記昇圧用スイッチ素子をスイッチングするための制御部を備える、電力変換装置。 A power converter for converting an AC voltage into a DC voltage,
A rectifier circuit for rectifying the AC voltage;
The voltage rectified by the rectifier circuit is converted into a DC voltage and output, and a step-up / down circuit capable of adjusting the level of the DC voltage is provided.
The step-up / down circuit is
A step-down switching element for switching the voltage rectified by the rectifier circuit;
A step-up switch element for switching the voltage rectified by the rectifier circuit,
The power conversion device further includes:
A control voltage indicating an error of the DC voltage output from the step-up / down circuit and an input current flowing from the rectifier circuit to the step-up / down circuit is generated, and the control voltage and the step-down triangular wave are used to generate the control voltage. A power conversion device comprising a control unit for switching a step-down switch element and switching the step-up switch element based on a comparison result between the control voltage and the step-up triangular wave.
入力側および出力側間を絶縁しながら、前記昇降圧回路から受けた直流電圧を負荷に伝達するための電力伝達用絶縁回路を備える、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The power conversion device further includes:
7. The power transmission insulating circuit according to claim 1, further comprising a power transmission insulating circuit configured to transmit a DC voltage received from the step-up / step-down circuit to a load while insulating between the input side and the output side. Power conversion device.
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Legal Events
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