JP2014183730A - Ｄｃ−ｄｃブースト及びバックコンバーター並びにインバーター - Google Patents

Abstract

【課題】ブーストコンバーターおよびバックコンバーターとして動作可能なＤＣ−ＤＣコンバーターを提供する
【解決手段】ＤＣ−ＤＣコンバーターは、インダクターＬ１と、ダイオードＤ４と、ダイオードＤ２と、２つのコンデンサーＣ１及びＣ２と、ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴである第３のスイッチＳ３及び第１のスイッチＳ１とからなる。第１スイッチＳ１が導通しているときダイオードＤ２は導通せず、ＤＣ−ＤＣコンバーターはブーストコンバーターとして動作する。第１スイッチＳ１が導通していないときダイオードＤ２は導通し、ブーストコンバーターがバックコンバーターとして動作することが可能となる。
【選択図】図１ｃ

Description

本発明は、包括的にはＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターに関する。

太陽電池は、太陽エネルギーを電気エネルギーに直接変換する。太陽電池によって生成される電気エネルギーは、経時的に抽出し、電力の形態で用いることができる。太陽電池によって提供される直流電力は、ＤＣ−ＤＣコンバーター回路のような変換装置と、所望の出力電圧を維持するＤＣ／ＡＣインバーター回路とに提供される。

しかしながら、気候変動に従って、太陽電池の電流−電圧特性が変化する。そのような電流−電圧変動にかかわらず、ＤＣ−ＤＣコンバーターはその出力において安定した電圧を維持する。
ＤＣ−ＤＣコンバーターの出力電圧は、太陽光電源によって提供される電圧よりも低い場合もあるし、この電圧に等しい場合もあるし、この電圧よりも高い場合もある。
ＤＣ−ＤＣの出力電圧が太陽光電源によって提供される電圧よりも高い場合、ＤＣ−ＤＣコンバーターはブーストコンバーターとして機能する。ＤＣ−ＤＣの出力電圧が太陽光電源によって提供される電圧よりも低い場合、ＤＣ−ＤＣコンバーターはバックコンバーターとして機能する。

ＤＣ−ＤＣコンバーターのスイッチを制御する１つ又は複数の信号のデューティサイクルを調整することによって、コンデンサー（複数の場合もある）又はインダクター（複数の場合もある）等の受動蓄電素子間のＤＣ−ＤＣコンバーターの入力から出力へのエネルギー伝達は、ＤＣ−ＤＣコンバーターの一定の出力電圧を維持するために管理される。

次に、ＤＣ／ＡＣコンバーターは、グリッド要件を満たすためにＤＣ−ＤＣコンバーターの出力における電圧を変換する。最新技術によるバックブーストコンバーターは様々な形で用いることができる。すなわち、デューティサイクルが、例えば整流正弦波形(rectified sinusoidal waveform)のような所望の電圧則に従うことができる場合、低周波数スイッチングインバーター段(stage)が正弦波形を生成する。次にスイッチング損失が低減され、全体のコンバーター効率が増大する。

既知のバック−ブーストコンバーターは、特許文献１に開示されているような４スイッチバック−ブースト（ＦＳＢＢ：Four Switch Buck Boost）コンバーターである。バックモード、ブーストモード、及びバック−ブーストモードが可能である。このコンバーターは４つのスイッチを必要とする。

米国特許第５７３４２５８号

本発明は、最新技術よりも安価な構成要素を用いるために、ブースト機能を実行する構成要素を並列にすること、及びブースト機能を実行する少なくとも１つの構成要素において熱損失が生じることを回避することを可能にする、バック−ブーストコンバーターの新たな構造を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明は、ブーストコンバーターと、ブーストコンバーターがバックコンバーターとして動作することを可能にする構成要素とを備えるＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターであって、
ブーストコンバーターの第１の入力がＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターの第１の入力に接続され、ブーストコンバーターの第２の入力がＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターの第２の入力に接続され、ブーストコンバーターの第１の出力がＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターの第１の出力に接続されている、ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターにおいて、
ブーストコンバーターがバックコンバーターとして動作することを可能にする構成要素は第１のスイッチ及び第２のスイッチであり、第１のスイッチの第１の端子がブーストコンバーターの第２の出力に接続され、第１のスイッチの第２の端子が、第２のスイッチの第１の端子と、ブースト及びバックコンバーターの第２の出力とに接続され、第２のスイッチの第２の端子はブーストコンバーターの第１の入力に接続されている、ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターに関する。

このため、最新技術よりも安価な構成要素を用いるために、ブースト機能を実行する構成要素を並列にすること、及びブースト機能を実行する少なくとも１つの構成要素において熱損失が生じることを回避することが可能である。

特定の特徴によれば、第２のスイッチは第１のダイオードであり、第２のスイッチの第１の端子は第１のダイオードのアノードであり、第２のスイッチの第２の端子は第１のダイオードのカソードである。

特定の特徴によれば、ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターはブーストコンバーターの第１の出力と第１のスイッチの第２の端子との間に接続されるコンデンサーを更に備える。

特定の特徴によれば、ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターは、
ブーストコンバーターの第１の出力と第１のスイッチの第１の端子との間に接続されるコンデンサーを備える。

特定の特徴によれば、ブーストコンバーターは、インダクターと、第３のスイッチと、第４のスイッチとからなり、インダクターの第１の端子がブーストコンバーターの第１の入力に接続され、インダクターの第２の端子が、ブーストコンバーターの第４のスイッチの第１の端子と、第３のスイッチの第１の端子とに接続され、第４のスイッチの第２の端子はブーストコンバーターの第１の出力に接続され、ブーストコンバーターの第３のスイッチの第２の端子はブーストコンバーターの第２の出力に接続される。

特定の特徴によれば、ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターがブーストモードで動作し、第３のスイッチが導通しているとき、第２のスイッチはインダクター及び第３のスイッチによって構築される電流ループに含まれない。

このため、本発明は第１のスイッチにおいて熱損失が生じることを回避する。

特定の特徴によれば、第４のスイッチは第２のダイオードであり、第４のスイッチの第１の端子は第２のダイオードのアノードであり、第２のスイッチの第２の端子は第２のダイオードのカソードである。

特定の特徴によれば、ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターは、並列に接続された少なくとも２つのブーストコンバーターを備える。

本発明は、本発明によるＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターを備えるインバーターにも関する。

このため、本発明は、最新技術よりも安価な構成要素を用いるために、ブースト機能を実行する構成要素を並列にすることを可能にする。

本発明の特徴は、一例の実施形態の以下の説明を読むことによってより明らかになるであろう。この説明は、添付図面に関して作成されたものである。

本発明によるバック変換を実行するために構成要素が加えられたブーストＤＣ−ＤＣコンバーターの第１の例を示す図である。 本発明によるバック変換を実行するために構成要素が加えられた、並列にされたブーストＤＣ−ＤＣコンバーターの例を示す図である。 本発明によるブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの第１の特定の実現形態を示す図である。 本発明によるブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの第２の特定の実現形態を示す図である。 本発明によるブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターを備える装置の例を表す図である。 本発明によるブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターを制御するのに用いられるコマンド信号の第１の例を表す図である。 本発明によるブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターを制御するのに用いられるコマンド信号の第２の例を表す図である。 ブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターのスイッチを制御する信号のデューティサイクルに従う、ブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの出力電圧を入力電圧で除算したもの（the output voltage over the input voltage）の伝達関数を表す図である。 ０．５よりも低いデューティサイクルを有するバックコンバーターとしてブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターが機能するときの、ブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターのインダクターの電流及び電圧の変動、並びにブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの電圧出力変動を表す図である。 ０．５に等しいデューティサイクルを有するブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの出力電圧にブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの入力電圧が等しいときの、ブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターのインダクターの電流及び電圧の変動、並びにブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの電圧出力変動を表す図である。 ０．５よりも高いデューティサイクルを有するバックコンバーターとしてブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターが機能するときの、ブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの電流及び電圧の変動、並びにブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの電圧出力変動を表す図である。

図１ａは、本発明によるバック変換を実行するために構成要素が加えられたブーストＤＣ−ＤＣコンバーターの第１の例である。

ＤＣ−ＤＣコンバーターは、ブーストＤＣ−ＤＣコンバーターと、１つのスイッチ、すなわち特定の実現形態ではダイオードＤ_２である第２のスイッチと、２つのコンデンサーＣ_１及びＣ_２と、１つのスイッチＳ_１とからなる。

ＤＣ−ＤＣコンバーターは２つの入力端子１０ａ及び１１ａを有する。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバーターは太陽光電池モジュールに接続される。本発明はまた、任意のＤＣ電源において適用可能である。

ＤＣ−ＤＣコンバーターは２つの出力端子１２ａ及び１３ａを有する。

例えば、入力端子１０ａはＤＣ電源の正極に接続され、入力端子１１ａはＤＣ電源の負極に接続される。

コンデンサーＣ_１は入力端子１０ａ及び１１ａと並列に接続される。

ブーストコンバーター１６ａの第１の入力端子１は、入力端子１０ａと、ダイオードＤ_２のカソードに接続される。

ブーストコンバーター１６ａの第２の入力端子２は、入力端子１１ａに接続される。

ブーストコンバーター１６ａの第１の出力端子３は、出力端子１２ａと、コンデンサーＣ_２の第１の端子とに接続される。

ブーストコンバーター１６ａの第２の出力端子４は、スイッチＳ_１の第１の端子に接続される。

コンデンサーＣ_２の第２の端子は、出力端子１３ａと、スイッチＳ_１の第２の端子と、ダイオードＤ_２のアノードとに接続される。

スイッチＳ_１及びダイオードＤ_２は、ブーストコンバーター１６ａがバック機能を実行することを可能にする構成要素である。

図１ｂは、本発明によるバック変換を実行するために構成要素が加えられた、並列にされたブーストＤＣ−ＤＣコンバーターの例である。

ＤＣ−ＤＣコンバーターは、２つのブーストＤＣ−ＤＣコンバーター１７ｂ及び１８ｂと、１つのスイッチ、すなわち特定の実現モードではダイオードＤ_２である第２のスイッチと、２つのコンデンサーＣ_１及びＣ_２と、１つのスイッチＳ_１とからなる。

ＤＣ−ＤＣコンバーターは２つの入力端子１０ｂ及び１１ｂを有する。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバーターは太陽光電池モジュールに接続される。本発明はまた、任意のＤＣ電源において適用可能である。

ＤＣ−ＤＣコンバーターは２つの出力端子１２ｂ及び１３ｂを有する。

例えば、入力端子１０ｂはＤＣ電源の正極に接続され、入力端子１１ｂはＤＣ電源の負極に接続される。

コンデンサーＣ_１は、入力端子１０ｂ及び１１ｂと並列に接続される。

ブーストコンバーター１７ｂの第１の入力端子１は、入力端子１０ｂと、ダイオードＤ_２のカソードに接続される。

ブーストコンバーター１７ｂの第２の入力端子２は、入力端子１１ｂに接続される。

ブーストコンバーター１７ｂの第１の出力端子３は、出力端子１２ｂと、コンデンサーＣ_２の第１の端子とに接続される。

ブーストコンバーター１７ｂの第２の出力端子４は、スイッチＳ_１の第１の端子に接続される。

コンデンサーＣ_２の第２の端子は、出力端子１３ａ、スイッチＳ_１の第２の端子と、ダイオードＤ_２のアノードとに接続される。

ブーストコンバーター１８ｂの第１の入力端子１’は、入力端子１０ｂと、ダイオードＤ_２のカソードとに接続される。

ブーストコンバーター１８ｂの第２の入力端子２’は、入力端子１１ｂに接続される。

ブーストコンバーター１８ｂの第１の出力端子３’は、出力端子１２ｂと、コンデンサーＣ_２の第１の端子とに接続される。

ブーストコンバーター１７ｂの第２の出力端子４’は、スイッチＳ_１の第１の端子に接続される。

スイッチＳ_１及びダイオードＤ_２は、ブーストコンバーター１７ｂ及び１８ｂがバック機能を実行することを可能にする構成要素である。

図１ｃは、本発明によるブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの第１の特定の実現形態を示す図である。

ＤＣ−ＤＣコンバーターは、
インダクターＬ_１と、
特定の実現モードでは第４のスイッチＤ_４であるダイオードＤ_４である１つのスイッチと、
１つのスイッチ、すなわち特定の実現モードではダイオードＤ_２である第２のスイッチと、
２つのコンデンサーＣ_１及びＣ_２と、
２つのスイッチ、すなわちＩＧＢＴスイッチ又はＭＯＳＦＥＴスイッチである第３のスイッチＳ_３及び第１のスイッチＳ_１とからなる。

ＤＣ−ＤＣコンバーターは、２つの入力端子１０ｃ及び１１ｃを有する。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバーターは太陽光電池モジュールに接続される。本発明はまた、任意のＤＣ電源において適用可能である。

ＤＣ−ＤＣコンバーターは、ＤＣ−ＡＣコンバーター１５ｃに接続される２つの出力端子１２ｃ及び１３ｃを有する。

例えば、入力端子１０ｃはＤＣ電源の正極に接続され、入力端子１１ｃはＤＣ電源の負極に接続される。

コンデンサーＣ_１は、入力端子１０ｃ及び１１ｃと並列に接続される。

インダクターＬ_１の第１の端子は入力端子１０ｃに接続され、インダクターＬ_１の第２の端子は、スイッチＳ_３の第１の端子と、ダイオードＤ_４のアノードとに接続される。

スイッチＳ_３の第２の端子は、入力端子１１ｃと、スイッチＳ_１の第１の端子とに接続される。

ダイオードＤ_４のカソードは、コンデンサーＣ_２の第１の端子と、出力端子１２ｃとに接続される。

コンデンサーＣ_２の第２の端子は、出力端子１３ｃと、スイッチＳ_１の第２の端子と、ダイオードＤ_２のアノードとに接続される。

ダイオードＤ_２のカソードは、入力端子１０ｃに接続される。

インダクターＬ_１、スイッチＳ_３及びダイオードＤ_４は、ＤＣ−ＤＣコンバーターのブースト機能を実行する構成要素である。

スイッチＳ_１及びダイオードＤ_２は、インダクターＬ_１、スイッチＳ_３及びダイオードＤ_４がＤＣ−ＤＣコンバーターのバック機能を実行することを可能にする構成要素である。

本発明によれば、スイッチＳ_１の第１の端子はスイッチＳ_３の第２の端子に接続され、スイッチＳ_１の第２の端子はダイオードＤ_２のアノードに接続され、ダイオードＤ_２のカソードはインダクターＬ_１の第１の端子に接続される。

図１ｄは、本発明によるブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの第２の特定の実現形態である。

ＤＣ−ＤＣコンバーターは、
インダクターＬ_１と、
特定の実現モードでは第４のスイッチであるダイオードＤ_４である１つのスイッチと、
１つのスイッチ、すなわち特定の実現モードではダイオードＤ_２である第２のスイッチと、
２つのコンデンサーＣ_１及びＣ_２と、
２つのスイッチ、すなわちＩＧＢＴスイッチ又はＭＯＳＦＥＴスイッチである第３のスイッチＳ_３及び第１のスイッチＳ_１’とからなる。

ＤＣ−ＤＣコンバーターは、２つの入力端子１０ｄ及び１１ｄを有する。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバーターは太陽光電池モジュールに接続される。本発明はまた、任意のＤＣ電源において適用可能である。

ＤＣ−ＤＣコンバーターは、ＤＣ−ＡＣコンバーター１５ｄに接続される２つの出力端子１２ｄ及び１３ｄを有する。

例えば、入力端子１０ｄはＤＣ電源の正極に接続され、入力端子１１ｄはＤＣ電源の負極に接続される。

コンデンサーＣ_１は、入力端子１０ｄ及び１１ｄと並列に接続される。

インダクターＬ_１の第１の端子は、入力端子１０ｄに接続される。インダクターＬ_１の第２の端子は、スイッチＳ_３の第１の端子と、ダイオードＤ_４のアノードとに接続される。

スイッチＳ_３の第２の端子は、入力端子１１ｄと、スイッチＳ_１’の第１の端子とに接続される。

ダイオードＤ_４のカソードは、コンデンサーＣ_２の第１の端子と、出力端子１２ｄとに接続される。

コンデンサーＣ_２の第２の端子は、スイッチＳ_３の第２の端子と、スイッチＳ_１’の第１の端子とに接続される。

スイッチＳ_１’の第２の端子は、ダイオードＤ_２のアノードに接続される。

ダイオードＤ_２のカソードは入力端子１０ｂに接続される。

インダクターＬ_１、スイッチＳ_３及びダイオードＤ_４は、ＤＣ−ＤＣコンバーターのブースト機能を実行する構成要素である。

スイッチＳ_１’及びダイオードＤ_２は、ＤＣ−ＤＣコンバーターのバック機能を実行する構成要素である。

本発明によれば、スイッチＳ_１’の第１の端子はスイッチＳ_３の第２の端子に接続され、スイッチＳ_１’の第２の端子はダイオードＤ_２のアノードに接続され、ダイオードＤ_２のカソードはインダクターＬ_１の第１の端子に接続される。

図２は、本発明が実施されているブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターを備える装置の例である。

装置２０は例えばインバーターであり、例えば、バス２０１によって互いに接続される構成要素とプログラムによって制御されるプロセッサ２００とに基づくアーキテクチャーを有する。ＤＣ−ＤＣコンバーター２０５の制御された出力電圧Ｖ_ｏｕｔを提供し、デューティサイクルの値に応じてバック及びブーストコンバーターをバックモード又はブーストモードに入れるために、プログラムは、スイッチＳ_３及びＳ_１又はＳ_１’の制御を可能にする。

ここで、一変形形態において、装置２０は、本明細書において以下で開示するようなプロセッサ２００によって実行される動作と同じ動作を実行する１つ又はいくつかの専用集積回路の形態で実装されることに留意しなくてはならない。

バス２０１は、プロセッサ２００を、読取り専用メモリＲＯＭ（：Read Only Memory）２０２と、ランダムアクセスメモリＲＡＭ（：Randam Access Memory）２０３と、アナログ／デジタルコンバーターＡＤＣ（：Analogue to Digital Cconverter）３０６と、図１ａ又は図１ｂ又は図１ｃ又は図１ｄに開示されるようなＤＣ−ＤＣコンバーターとに連結する。

読取り専用メモリＲＯＭ２０２はプログラム命令を含み、これらのプログラム命令は、装置２０の電源がオンにされるとランダムアクセスメモリＲＡＭ２０３に転送される。

アナログ／デジタルコンバーター２０６はＤＣ−ＤＣコンバーター２０５に接続され、出力電圧Ｖ_ｏｕｔを表す電圧をバイナリ情報に変換する。

図３ａは、本発明によるブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターを制御するのに用いられるコマンド信号の第１の例である。

図３ａを参照して与えられる第１の例では、図１ｃのスイッチＳ_３を制御するコマンド信号は、図１ｃのスイッチＳ_１を制御するコマンド信号よりも小さいデューティサイクルを有する。

スイッチＳ_３を制御するコマンド信号は、スイッチＳ_１を制御するコマンド信号と同じ周期を有する。

Ｔ１ａで表される期間中、スイッチＳ_３のコマンド信号は論理高レベルに対応する第１の所定の電圧を有し、スイッチＳ_３は導通している。スイッチＳ_１のコマンド信号は第１の所定の電圧を有し、スイッチＳ_１は導通している。

Ｔ２ａで表される期間中、スイッチＳ_３のコマンド信号は第１の所定の電圧よりも低い論理低レベルに対応する第２の所定の電圧を有し、スイッチＳ_３は導通していない。スイッチＳ_１のコマンド信号は第１の所定の電圧を有し、スイッチＳ_１は導通している。

Ｔ３ａで表される期間中、スイッチＳ_３のコマンド信号は第２の所定の電圧を有し、スイッチＳ_３は導通していない。スイッチＳ_１のコマンド信号は第２の所定の電圧を有し、スイッチＳ_１は導通していない。

スイッチＳ_１が導通していないときダイオードＤ_２は導通しており、スイッチＳ_１が導通しているときダイオードＤ_２は導通していない。

以下の式が得られる。

式中、Ｖ_Ｉは入力端子１０ａと１１ａとの間の電圧であり、Ｖ_Ｏは出力端子１２ｃと１３ｃとの間の電圧であり、ｄｔｃ１はスイッチＳ_３のコマンド信号のデューティサイクルであり、ｄｔｃ２はスイッチＳ_１のコマンド信号のデューティサイクルである。図３ｂは、本発明によるブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターを制御するのに用いられるコマンド信号の第２の例である。

図３ｂを参照して与えられる第２の例では、図１ｃのスイッチＳ_１を制御するコマンド信号は、図１ｃのスイッチＳ_３を制御するコマンド信号よりも小さいデューティサイクルを有する。

スイッチＳ_３を制御するコマンド信号は、スイッチＳ_１を制御するコマンド信号と同じ周期を有する。

Ｔ１ｂで表される期間中、スイッチＳ_３のコマンド信号は論理高レベルに対応する第１の所定の電圧を有し、スイッチＳ_３は導通している。スイッチＳ_１のコマンド信号は第１の所定の電圧を有し、スイッチＳ_１は導通している。

Ｔ２ｂで表される期間中、スイッチＳ_１のコマンド信号は第１の所定の電圧よりも低い論理低レベルに対応する第２の所定の電圧を有し、スイッチＳ_１は導通していない。スイッチＳ_３のコマンド信号は第１の所定の電圧を有し、スイッチＳ_３は導通している。

Ｔ３ｂで表される期間中、スイッチＳ_３のコマンド信号は第２の所定の電圧を有し、スイッチＳ_３は導通していない。スイッチＳ_１のコマンド信号は第２の所定の電圧を有し、スイッチＳ_１は導通していない。

スイッチＳ_３が導通していないときダイオードＤ_４は導通しており、スイッチＳ_３が導通しているときダイオードＤ_４は導通していない。

以下の式が得られる。

式中、Ｖ_Ｉは入力端子１０ａと１１ａとの間の電圧であり、Ｖ_Ｏは出力端子１２ｃと１３ｃとの間の電圧であり、ｄｔｃ１はスイッチＳ_３のコマンド信号のデューティサイクルであり、ｄｔｃ２はスイッチＳ_１のコマンド信号のデューティサイクルである。

例３ａ及び３ｂにおいて与えられた式から理解することができるように、ｄｔｃ１＝ｄｔｃ２＝ｄｔｃの場合、以下の式が成り立つ。

ｄｔｃ＜０．５の場合、ＤＣ−ＤＣコンバーターはバックモードにあり、すなわち

であり、ｄｔｃ＞０．５の場合、ＤＣ−ＤＣコンバーターはブーストモードにあり、すなわち

である。

図４は、ブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターのスイッチを制御する信号のデューティサイクルに従う、ブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの出力電圧を入力電圧で除算したものの伝達関数を表している。

水平軸において、ｄｔｃの様々な値が示され、垂直軸は

を表す。

図５は、０．５よりも低いデューティサイクルを有するバックコンバーターとしてブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターが機能するときの、ブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターのインダクターの電流及び電圧の変動、並びにブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの電圧出力変動を表している。

例えば、デューティサイクルｄｔｃは０．４に等しく、図１ｃのスイッチＳ_３及びＳ_１のコマンド信号の周波数は２０ＫＨｚであり、入力電圧は１００Ｖに等しい。

ＣｏｍはスイッチＳ_３及びＳ_１のコマンド信号を表し、Ｖ_Ｌ１はＬ_１の端子間の電圧を表し、Ｉ_Ｌ１はＬ_１によって提供される電流を表す。

水平軸は時間を表す。図５から見てとることができるように、ＤＣ−ＤＣコンバーターの出力における電圧は６６Ｖに等しい。

図６は、０．５に等しいデューティサイクルを有するブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの出力電圧にブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの入力電圧が等しいときの、ブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターのインダクターの電流及び電圧の変動、並びにブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの電圧出力変動を表している。

例えば、デューティサイクルｄｔｃは０．５に等しく、図１ｃのスイッチＳ_３及びＳ_１のコマンド信号の周波数は２０ＫＨｚであり、入力電圧は１００Ｖに等しい。

ＣｏｍはスイッチＳ_３及びＳ_１のコマンド信号を表し、Ｖ_Ｌ１はＬ_１の端子間の電圧を表し、Ｉ_Ｌ１はＬ_１によって提供される電流を表す。

水平軸は時間を表す。図６から見てとることができるように、ＤＣ−ＤＣコンバーターの出力における電圧は１００Ｖに等しい。

図７は、０．５よりも高いデューティサイクルを有するバックコンバーターとしてブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターが機能するときの、ブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの電流及び電圧の変動、並びにブースト及びバックＤＣ−ＤＣコンバーターの電圧出力変動を表している。

例えば、デューティサイクルｄｔｃは０．６に等しく、図１ｃのスイッチＳ_３及びＳ_１のコマンド信号の周波数は２０ＫＨｚであり、入力電圧は１００Ｖに等しい。

ＣｏｍはスイッチＳ_３及びＳ_１のコマンド信号を表し、Ｖ_Ｌ１はＬ_１の端子間の電圧を表し、Ｉ_Ｌ１はＬ_１によって提供される電流を表す。

水平軸は時間を表す。図７から見てとることができるように、ＤＣ−ＤＣコンバーターの出力における電圧は１５０Ｖに等しい。

ここで、スイッチＳ_１は、ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターがブーストモードで動作し、スイッチＳ_３が導通しているとき、インダクターＬ_１及びスイッチＳ_３によって構築される電流ループに含まれないことに留意されたい。

当然のことながら、本発明の範囲から逸脱することなく、上述した本発明の実施形態に対して多くの変更を行うことができる。

Claims (9)

1. ブーストコンバーターと、該ブーストコンバーターがバックコンバーターとして動作することを可能にする構成要素とを備えるＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターであって、
   前記ブーストコンバーターの第１の入力が該ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターの第１の入力に接続され、
   前記ブーストコンバーターの第２の入力が該ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターの第２の入力に接続され、
   前記ブーストコンバーターの第１の出力がＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターの第１の出力に接続されている、
   ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターにおいて、
   該ブーストコンバーターがバックコンバーターとして動作することを可能にする前記構成要素は第１のスイッチ及び第２のスイッチであり、
   前記第１のスイッチの第１の端子が前記ブーストコンバーターの前記第２の出力に接続され、
   前記第１のスイッチの第２の端子が、前記第２のスイッチの第１の端子と、該ブースト及びバックコンバーターの前記第２の出力とに接続され、
   前記第２のスイッチの前記第２の端子は前記ブーストコンバーターの前記第１の入力に接続されている、
   ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーター。
2. 前記第２のスイッチは第１のダイオードであり、
   前記第２のスイッチの前記第１の端子は前記第１のダイオードのアノードであり、
   前記第２のスイッチの前記第２の端子は前記第１のダイオードのカソードである
   ことを特徴とする、請求項１に記載のＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーター。
3. 前記ブーストコンバーターの前記第１の出力と前記第１のスイッチの前記第２の端子との間に接続されるコンデンサー
   を更に備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーター。
4. 前記ブーストコンバーターの前記第１の出力と前記第１のスイッチの前記第１の端子との間に接続されるコンデンサー
   を更に備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーター。
5. 前記ブーストコンバーターは、インダクターと、第３のスイッチと、第４のスイッチとからなることを特徴とし、
   前記インダクターの第１の端子が前記ブーストコンバーターの前記第１の入力に接続され、
   前記インダクターの第２の端子が、前記ブーストコンバーターの前記第４のスイッチの第１の端子と、前記第３のスイッチの第１の端子とに接続され、
   前記第４のスイッチの前記第２の端子は前記ブーストコンバーターの前記第１の出力に接続され、
   前記ブーストコンバーターの前記第３のスイッチの前記第２の端子は前記ブーストコンバーターの前記第２の出力に接続されている
   ことを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーター。
6. 前記第１のスイッチは、前記ＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターがブーストモードで動作し、前記第３のスイッチが導通しているとき、前記インダクター及び前記第３のスイッチによって構築される電流ループに含まれない
   ことを特徴とする、請求項５に記載のＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーター。
7. 前記第４のスイッチは第２のダイオードであり、
   該第４のスイッチの前記第１の端子は前記第２のダイオードのアノードであり、
   前記第２のスイッチの前記第２の端子は前記第２のダイオードのカソードである
   ことを特徴とする、請求項５又は６に記載のＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーター。
8. 並列に接続された少なくとも２つのブーストコンバーターを備えることを特徴とする、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーター。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のＤＣ−ＤＣブースト及びバックコンバーターを備えることを特徴とするインバーター。

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