JP2014075944A - 双方向コンバータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る双方向コンバータは、トランスの1次巻線に接続される第1回路と、トランスの2次巻線に接続される第2回路と、トランスの1次巻線又は2次巻線側に接続されるインダクタンス手段とを有し、出力側の第2又は第1回路のスイッチング素子をオンオフさせる動作の場合は、組となる第1又は第2回路のスイッチング素子とが共にオン状態の期間に、オン状態にある第2又は第1回路のスイッチング素子をオフしてインダクタンスに溜めたエネルギーを出力側に供給し、共にオン状態にある組となる第1又は第2回路のスイッチング素子の一方を先にオフさせてから他方のスイッチング素子を後からオフさせる。
【選択図】図1
Description
図1〜図6によって本発明に係る第1の実施形態の双方向コンバータについて説明する。図1に、本発明の第1の実施形態に係る双方向コンバータの構成図を示す。図1に示される双方向コンバータは、トランス11と、トランス11の1次巻線11a側に接続される第1回路1と、トランス11の2次巻線11b側に接続される第2の回路2と、インダクタンス手段Lと、制御回路3とを備える。この双方向コンバータは、第1端子T1及び第2端子T2側から入力される直流を交流に変換させて第1回路1から出力し、トランス11を介して第2回路2で交流を直流に変換して出力側の第3端子T3、第4端子T4側へ電力を供給する。
Claims (6)
- 1次巻線と2次巻線とを有するトランスと、
逆並列ダイオードと並列コンデンサとがそれぞれ並列に接続されたスイッチ素子を有するスイッチング素子を上下アームとして第1端子と第2端子との間にそれぞれ並列に接続された第1レグと第2レグとを有し、前記1次巻線側に接続される第1回路と、
逆並列ダイオードと並列コンデンサとがそれぞれ並列に接続されたスイッチ素子を有するスイッチング素子を上下アームとして第3端子と第4端子との間にそれぞれ並列に接続された第3レグと第4レグとを有し、前記2次巻線側に接続される第2回路と、
前記第1レグの上下アームの接続点側と前記第2レグの上下アームの接続点側との間に前記1次巻線を介して又は前記第3レグの上下アームの接続点側と前記第4レグの上下アームの接続点側との間に前記2次巻線を介して接続されるインダクタンス手段と、
前記第1又は第2レグの上アームのスイッチング素子と前記第2又は第1レグの下アームのスイッチング素子とを組にして交互にオンオフさせて前記第1、第2端子側から入力される直流を交流に変換させて前記第1回路から出力させ、前記第3又は第4レグの上アームのスイッチング素子と前記第4又は第3レグの下アームのスイッチング素子とを組にして交互にオンオフさせて前記第3、第4端子側から入力される直流を交流に変換させて前記第2回路から出力させる制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記第3及び第4端子間側から出力される電圧、電流もしくは電力の検出値又は前記第1及び第2端子間側から入力される電圧、電流又は電力の検出値が目標値に近づくように前記組となる前記第1又は第2レグの上アームのスイッチング素子と前記第2又は第1レグの下アームのスイッチング素子とが共にオン状態の期間に前記第2回路のスイッチング素子をオンして前記2次巻線を短絡状態にさせて前記インダクタンスに溜めたエネルギーを前記第3、第4端子側に供給させるように前記オン状態にある第2回路のスイッチング素子をオフし、前記共にオン状態にある組となる第1回路のスイッチング素子のうち一方の前記第1回路のスイッチング素子を先にオフさせてから他方の前記第1回路のスイッチング素子を後からオフさせ、
前記第1及び第2端子間側から出力される電圧、電流もしくは電力の検出値又は前記第3及び第4端子間側から入力される電圧、電流又は電力の検出値が目標値に近づくように、前記組となる前記第3又は第4レグの上アームのスイッチング素子と前記第4又は第3レグの下アームのスイッチング素子とが共にオン状態の期間に前記第1回路のスイッチング素子をオンさせて前記1次巻線を短絡状態にさせて前記インダクタンスに溜めたエネルギーを前記第1、第2端子側に供給するように前記オン状態にある第1回路のスイッチング素子をオフさせ、前記共にオン状態にある組となる第2回路のスイッチング素子のうち一方の前記第2回路のスイッチング素子を先にオフさせてから他方の前記第2回路のスイッチング素子を後からオフさせることを特徴とする双方向コンバータ。 - 前記制御回路は、出力側となる前記第3端子及び第4端子又は第1端子及び第2端子間側に出力される電圧を出力側の前記第2回路又は第1回路のスイッチング素子をオンオフさせる動作で得られる出力電圧よりも低くさせる動作の場合には、前記組となる第1回路のスイッチング素子がオン状態にある期間に前記第1及び第2端子側から入力されるエネルギーを前記インダクタンス手段を介して前記第3及び第4端子側に供給させるように前記第2回路のスイッチング素子を順方向に導通させないことを特徴とする請求項1に記載の双方向コンバータ。
- 前記制御回路は、前記組となる第1回路又は第2回路のスイッチング素子がオン状態にある期間に前記第1及び第2端子又は第3及び第4端子側から入力されるエネルギーを前記インダクタンス手段を介して前記第3及び第4端子又は第1及び第2端子側に供給させるように前記第1回路又は第2回路のスイッチング素子をパルス制御し、かつ前記第2回路又は第1回路のスイッチング素子を順方向に導通させない動作から、前記組となる第1回路又は第2回路のスイッチング素子がオン状態にある期間に前記第1及び第2端子又は第3及び第4端子側から入力されるエネルギーを前記インダクタンス手段に蓄積させるように前記第2回路又は第1回路のスイッチング素子を順方向に導通させ、前記先にオフさせる第1回路又は第2回路のスイッチング素子をオフする前に前記順方向に導通させている第2回路又は第1回路のスイッチング素子をオフさせる動作に切り替えて、前記第3及び第4端子間又は第1及び第2端子側から出力される電圧、電流もしくは電力の検出値又は前記第1及び第2端子間又は前記第3及び第4端子間側から入力される電圧、電流又は電力の検出値を目標値に近づけさせることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の双方向コンバータ。
- 前記制御回路は、前記組となる第1回路又は第2回路のスイッチング素子がオン状態にある期間に前記第1及び第2端子又は前記第3及び第4端子間側から入力されるエネルギーを前記インダクタンス手段に蓄積させるように前記第2回路又は第1回路のスイッチング素子を順方向に導通させ、前記先にオフさせる第1回路又は第2回路のスイッチング素子をオフする前に前記順方向に導通させている第2回路又は第1回路のスイッチング素子をオフさせる前記第2回路のスイッチング素子のパルス制御を行う動作から、前記組となる第1回路又は第2回路のスイッチング素子がオン状態にある期間に前記第1及び第2端子又は前記第3及び第4端子間側から入力されるエネルギーを前記インダクタンス手段を介して前記第3及び第4端子又は第1及び第2端子間側に供給させるように前記第2回路又は第1回路のスイッチング素子を順方向に導通させない動作に切り替えて、前記第3及び第4端子又は第1及び第2端子間側から出力される電圧、電流もしくは電力の検出値又は前記第1及び第2端子間側から入力される電圧、電流又は電力の検出値を目標値に近づけさせることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の双方向コンバータ。
- 前記トランスは、後にオフさせる前記第1回路又は第2回路のスイッチング素子のスイッチ素子と同じ前記レグにある他の上又は下アームのスイッチング素子のスイッチ素子に並列に接続された前記並列コンデンサの両端電圧をゼロ近辺まで下げるように前記並列コンデンサの電荷を放電させる大きさの励磁電流を流す励磁インダクタンスを有し、
前記制御回路は、前記励磁電流によって後にオフさせる前記第1回路又は第2回路のスイッチング素子のスイッチ素子と同じ前記レグにある他の上又は下アームのスイッチング素子のスイッチ素子に並列に接続された前記並列コンデンサの両端電圧がゼロ近辺まで下がるまで、前記後にオフさせる第1回路又は第2回路のスイッチング素子のスイッチ素子とそれと同じ前記レグにある他の上又は下アームのスイッチング素子のスイッチ素子とを共にオフさせる期間を設けることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の双方向コンバータ。 - 前記第1回路の前記スイッチング素子のスイッチ素子に並列に接続された前記逆並列ダイオードは、前記第1回路のスイッチング素子の内蔵ダイオード、前記第1回路のスイッチング素子とは別に外付けされたダイオード、又はこれらを組み合わせたものであり、前記第1回路の前記スイッチング素子のスイッチ素子に並列に接続された前記並列コンデンサは、前記第1回路のスイッチング素子の寄生容量、前記第1回路のスイッチング素子とは別に外付けされたコンデンサ、又はこれらを組み合わせたものであり、
前記第2回路の前記スイッチング素子のスイッチ素子に並列に接続された前記逆並列ダイオードは、前記第2回路のスイッチング素子の内蔵ダイオード、前記第2回路のスイッチング素子とは別に外付けされるダイオード、又はこれらを組み合わせものであり、前記第2回路の前記スイッチング素子のスイッチ素子に並列に接続された並列コンデンサは、前記第2回路のスイッチング素子の寄生容量、前記第2回路のスイッチング素子とに別に外付けされるコンデンサ、又はこれらを組み合わせものであることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の双方向コンバータ。
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