JP2015100200A - Power conversion device - Google Patents

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誠二 居安
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覚 吉川
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真司 安藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bidirectional power conversion device that attains both improvement of power conversion efficiency and reduction in cost.SOLUTION: A power conversion device includes: a capacitor 16 connected to connection terminals 21a and 21b; a full-bridge circuit 15 connected to the connection points of the connection terminals 21a and 21b and the capacitor 16; a filter circuit 12 connected to connection terminals 11a and 11b; a half-bridge circuit 13 connected to the connection points of the connection terminals 11a and 11b and the filter circuit 12; a reactor 14 connected between middle points of each bridge of the full-bridge circuit 15 and the half-bridge circuit 13; a voltage sensor 19 detecting a DC voltage applied between the DC-side connection terminals 21a and 21b; a voltage sensor 17 detecting an AC voltage applied between the AC-side connection terminals 11a and 11b; and a control device switchingly controlling switching elements Q3 to Q6 included in the full-bridge circuit and reverse-blocking IGBTs Q1p, Q1n, Q2p, and Q2n included in the half-bridge circuit.

Description

本発明は、交流電力から直流電力、又は直流電力から交流電力へ変換する電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device that converts AC power to DC power, or DC power to AC power.

特許文献1には、交流電圧を全波整流するダイオードブリッジ回路と、ダイオードブリッジ回路の正極側出力端子と負極側出力端子との間に接続された直流負荷と、上記正極側出力端子と直流負荷との間に接続された直流リアクトルと、上記正極側出力端子と直流リアクトルとの間に接続された入力側トランジスタと、を備えた電力変換装置が記載されている。特許文献1に記載の電力変換装置は、さらに、入力側トランジスタ及び直流リアクトルの接続点と上記負極側出力端子とに接続された入力側短絡ダイオードと、リアクトルと直流負荷との間に接続された出力側ダイオードと、直流リアクトル及び出力側ダイオードの接続点と上記負極側出力端子とに接続された出力側トランジスタと、を備えている。   Patent Document 1 discloses a diode bridge circuit that full-wave rectifies an AC voltage, a DC load connected between a positive output terminal and a negative output terminal of the diode bridge circuit, and the positive output terminal and the DC load. A power conversion device including a direct current reactor connected between and an input side transistor connected between the positive output terminal and the direct current reactor is described. The power conversion device described in Patent Literature 1 is further connected between the input side short circuit diode connected to the connection point of the input side transistor and the DC reactor and the negative output terminal, and the reactor and the DC load. The output side diode is provided, The output side transistor connected to the connection point of a direct current reactor and an output side diode, and the said negative electrode side output terminal.

特許文献1の電力変換装置では、交流電力から直流電力へ変換する際に、直流リアクトルにエネルギを蓄えるためには、ダイオードブリッジ回路に含まれる2個のダイオード、入力側トランジスタ、及び出力側短絡トランジスタの4素子を導通させることになる。そのため、4つの素子で導通損が生じ、交流電力を直流電力に変換する効率が低下する。   In the power converter of Patent Document 1, in order to store energy in a DC reactor when converting AC power to DC power, two diodes included in the diode bridge circuit, an input side transistor, and an output side short-circuit transistor These four elements are made conductive. Therefore, conduction loss occurs in the four elements, and the efficiency of converting AC power into DC power is reduced.

特許文献2には、特許文献1の電力変換装置よりも電力変換効率を向上させた電力変換装置が記載されている。特許文献2の電力変換装置は、4個の逆阻止型IGBTから構成され、交流電力を降圧するとともに整流するブリッジ回路と、ブリッジ回路と直流負荷との間に接続されたリアクトルと、リアクトルと直流負荷との間に接続されたダイオードと、リアクトルとダイオードとの接続点と直流負荷との間に接続されたIGBTと、を備えている。特許文献2の電力変換装置では、交流電力を直流電力に変換する際に、ブリッジ回路で降圧と整流を行うことにより、導通させる素子を3つに減らして電力変換の効率を向上させている。   Patent Literature 2 describes a power conversion device that has improved power conversion efficiency over the power conversion device of Patent Literature 1. The power conversion device of Patent Document 2 includes four reverse-blocking IGBTs, which steps down and rectifies AC power, a reactor connected between the bridge circuit and a DC load, a reactor and DC And a diode connected between the load and an IGBT connected between the connection point between the reactor and the diode and the DC load. In the power conversion device of Patent Document 2, when AC power is converted to DC power, the bridge circuit reduces the voltage and rectifies the current, thereby reducing the number of elements to be conducted to three and improving the power conversion efficiency.

実開平5−18287号公報Japanese Utility Model Publication No. 5-18287 特開2012−217294号公報号公報JP 2012-217294 A

特許文献2に記載の電力変換装置を双方向型の電力変換装置にする場合、4個の逆阻止型IGBTのそれぞれに対して、逆阻止型IGBTを逆並列接続する必要がある。すなわち、8個の逆阻止型IGBTが必要になる。また、逆阻止型IGBTの増加に伴い、逆阻止型IGBTを駆動するドライバも追加する必要がある。そのため、双方向型の電力変換装置にする場合、コストが増加する。   When making the power converter device of patent document 2 into a bidirectional | two-way type power converter device, it is necessary to carry out reverse parallel connection of the reverse blocking IGBT with respect to each of four reverse blocking IGBTs. That is, eight reverse blocking IGBTs are required. As the reverse blocking IGBT increases, it is necessary to add a driver for driving the reverse blocking IGBT. Therefore, the cost increases when the bidirectional power converter is used.

本発明は、上記実情に鑑み、電力変換効率の向上とコストの低減とを両立した双方向型の電力変換装置を提供することを主たる目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention has as its main object to provide a bidirectional power conversion device that achieves both improved power conversion efficiency and reduced cost.

上記課題を解決するために、本発明は電力変換装置であって、一対の直流側接続端子に接続された平滑コンデンサと、前記一対の直流側接続端子と前記平滑コンデンサとの接続点に接続され、4個のスイッチング素子で構成されたフルブリッジ回路と、一対の交流側接続端子に接続されたフィルタ回路と、前記一対の交流側接続端子と前記フィルタ回路との接続点に接続され、互いに逆並列に接続された一対の逆阻止型IGBTが2組直列接続されて構成されたハーフブリッジ回路と、前記フルブリッジ回路の各ブリッジの中間と前記ハーフブリッジ回路の前記一対の逆阻止型IGBTの両端との間にそれぞれ接続されたリアクトルと、前記一対の直流側接続端子間に印可される直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、前記一対の交流側接続端子間に印可される交流電圧を検出する交流電圧検出手段と、前記リアクトルを流れる電流を検出する電流検出手段と、前記直流電圧検出手段、前記交流電圧検出手段、及び前記電流検出手段の検出値に基づいて、前記フルブリッジ回路に含まれる4個のスイッチング素子及び前記ハーフブリッジ回路に含まれる4個の逆阻止型IGBTをスイッチング制御する制御装置と、を備える。   In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a power converter, and is connected to a smoothing capacitor connected to a pair of DC side connection terminals, and a connection point between the pair of DC side connection terminals and the smoothing capacitor. A full bridge circuit composed of four switching elements, a filter circuit connected to a pair of AC side connection terminals, and a connection point between the pair of AC side connection terminals and the filter circuit, and mutually opposite A half-bridge circuit configured by connecting two pairs of reverse-blocking IGBTs connected in parallel in series, the middle of each bridge of the full-bridge circuit, and both ends of the pair of reverse-blocking IGBTs of the half-bridge circuit A reactor connected to each other, DC voltage detecting means for detecting a DC voltage applied between the pair of DC side connection terminals, and the pair of AC side connection AC voltage detection means for detecting an AC voltage applied between the terminals, current detection means for detecting a current flowing through the reactor, the DC voltage detection means, the AC voltage detection means, and detection values of the current detection means And a control device that performs switching control of the four switching elements included in the full-bridge circuit and the four reverse blocking IGBTs included in the half-bridge circuit.

本発明によれば、一対の直流側接続端子間に直流負荷を接続するとともに、一対の交流側端子間に交流電源を接続して、交流電源から直流負荷に電流を流すと、ハーフブリッジ回路により降圧が行われ、フルブリッジ回路により昇圧及び整流が行われる。この際、ハーフブリッジ回路に含まれる1個の逆阻止型IGBTと、フルブリッジ回路に含まれる2個の素子とを導通させることになる。   According to the present invention, when a DC load is connected between a pair of DC side connection terminals, an AC power source is connected between the pair of AC side terminals, and a current is passed from the AC power source to the DC load, the half bridge circuit The voltage is stepped down and boosted and rectified by a full bridge circuit. At this time, one reverse blocking IGBT included in the half-bridge circuit and two elements included in the full-bridge circuit are brought into conduction.

また、一対の直流側接続端子間に直流電源を接続するとともに、一対の交流側端子間に交流負荷を接続して、直流電源から交流負荷に電流を流すと、フルブリッジ回路により降圧及び整流が行われ、ハーフブリッジ回路により昇圧が行われる。この際、フルブリッジ回路に含まれる2個の素子と、ハーフブリッジ回路に含まれる1個の逆阻止型IGBTとを導通させることになる。   When a DC power source is connected between a pair of DC side connection terminals, an AC load is connected between a pair of AC side terminals, and a current is passed from the DC power source to the AC load, the voltage is reduced and rectified by a full bridge circuit. The voltage is boosted by the half bridge circuit. At this time, the two elements included in the full bridge circuit and the one reverse blocking IGBT included in the half bridge circuit are brought into conduction.

したがって、双方向に電力変換する際に導通損を低減させることができる。また、ハーフブリッジ回路は、4個の逆阻止型IGBTから構成されているため、低コストで双方向型の電力変換回路を実現できる。したがって、電力変換効率の向上とコストの低減とを両立しつつ、双方向に電力を変換することができる。   Therefore, conduction loss can be reduced when power is converted bidirectionally. Further, since the half bridge circuit is composed of four reverse blocking IGBTs, a bidirectional power conversion circuit can be realized at low cost. Therefore, it is possible to convert power in both directions while achieving both improvement in power conversion efficiency and cost reduction.

第1〜3及び第7〜9実施形態に係る電力変換装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the power converter device which concerns on 1st-3rd and 7th-9th embodiment. 第1実施形態における交流電圧、直流電圧、各スイッチング素子のオンオフタイミングを示す図。The figure which shows the on-off timing of the alternating voltage in 1st Embodiment, DC voltage, and each switching element. 第1実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 1st Embodiment. 第1実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 1st Embodiment. 第2実施形態における交流電圧、直流電圧、各スイッチング素子のオンオフタイミングを示す図。The figure which shows the on-off timing of the alternating voltage in a 2nd Embodiment, a DC voltage, and each switching element. 第2実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 2nd Embodiment. 第2実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 2nd Embodiment. 第3実施形態における交流電圧、直流電圧、各スイッチング素子のオンオフタイミングを示す図。The figure which shows the on-off timing of the alternating voltage in a 3rd embodiment, direct-current voltage, and each switching element. 第3実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 3rd Embodiment. 第3実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 3rd Embodiment. 第4〜6実施形態に係る電力変換装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the power converter device which concerns on 4th-6th embodiment. 第4実施形態における交流電圧、直流電圧、各スイッチング素子のオンオフタイミングを示す図。The figure which shows the on-off timing of the alternating voltage in 4th Embodiment, a DC voltage, and each switching element. 第4実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 4th Embodiment. 第4実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 4th Embodiment. 第5実施形態における交流電圧、直流電圧、各スイッチング素子のオンオフタイミングを示す図。The figure which shows the on-off timing of the alternating voltage in a 5th Embodiment, a DC voltage, and each switching element. 第5実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 5th Embodiment. 第5実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 5th Embodiment. 第6実施形態における交流電圧、直流電圧、各スイッチング素子のオンオフタイミングを示す図。The figure which shows the on-off timing of the alternating voltage in a 6th Embodiment, DC voltage, and each switching element. 第6実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 6th Embodiment. 第6実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 6th Embodiment. 第7実施形態における交流電圧、直流電圧、各スイッチング素子のオンオフタイミングを示す図。The figure which shows the on-off timing of the alternating voltage in a 7th Embodiment, a DC voltage, and each switching element. 第7実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 7th Embodiment. 第7実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 7th Embodiment. 第8実施形態における交流電圧、直流電圧、各スイッチング素子のオンオフタイミングを示す図。The figure which shows the on-off timing of the alternating voltage in FIG. 8, DC voltage, and each switching element. 第8実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 8th Embodiment. 第8実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 8th Embodiment. 第9実施形態における交流電圧、直流電圧、各スイッチング素子のオンオフタイミングを示す図。The figure which shows the on-off timing of the alternating voltage in a 9th Embodiment, a DC voltage, and each switching element. 第9実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 9th Embodiment. 第9実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 9th Embodiment. 第10実施形態における直流電圧、各スイッチング素子のオンオフタイミングを示す図。The figure which shows the DC voltage in 10th Embodiment, and the on-off timing of each switching element. 第10実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 10th Embodiment. 第10実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 10th Embodiment. 第11実施形態における直流電圧、各スイッチング素子のオンオフタイミングを示す図。The figure which shows the DC voltage in 11th Embodiment, and the on-off timing of each switching element. 第11実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 11th Embodiment. 第11実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 11th Embodiment. 第12実施形態における直流電圧、各スイッチング素子のオンオフタイミングを示す図。The figure which shows the DC voltage in 12th Embodiment, and the on-off timing of each switching element. 第12実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 12th Embodiment. 第12実施形態における電流の流れを示す図。The figure which shows the flow of the electric current in 12th Embodiment. スイッチング素子Q2p,Q2nのオンオフタイミングを示す図。The figure which shows the on-off timing of switching element Q2p and Q2n. 他の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the power converter device which concerns on other embodiment. 他の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the power converter device which concerns on other embodiment. 他の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the power converter device which concerns on other embodiment. 他の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the power converter device which concerns on other embodiment.

以下、双方向型の電力変換装置を具現化した各実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。   Hereinafter, embodiments embodying a bidirectional power converter will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description of the same reference numerals is used.

(第1実施形態)
図1に第1〜3及び第7〜12実施形態係る電力変換装置の構成を示す。電力変換装置40は、フィルタ回路12、ハーフブリッジ回路13、リアクトル14、フルブリッジ回路15、平滑コンデンサ16、電圧センサ17、電流センサ18、電圧センサ19、制御装置30から構成されている。上記各実施形態に係る電力変換装置の交流側接続端子11a,11bには交流電源10が接続されており、直流側接続端子21a,21bには直流負荷20が接続されている。
(First embodiment)
The structure of the power converter device which concerns on FIG. 1 at 1st-3rd and 7th-12th embodiment is shown. The power conversion device 40 includes a filter circuit 12, a half bridge circuit 13, a reactor 14, a full bridge circuit 15, a smoothing capacitor 16, a voltage sensor 17, a current sensor 18, a voltage sensor 19, and a control device 30. The AC power supply 10 is connected to the AC side connection terminals 11a and 11b of the power converters according to the above embodiments, and the DC load 20 is connected to the DC side connection terminals 21a and 21b.

フィルタ回路12は、一対の交流側接続端子11a,11bに接続されたローパスフィルタである。一対の交流側接続端子11a,11bは、正極側の交流側接続端子11a及び負極側の交流側接続端子11bから構成される。平滑コンデンサ16は、一対の直流側接続端子21a,21bに接続され、一対の直流側接続端子21a,21bの間の電圧を平滑化する。一対の直流側接続端子21a,21bは、正極側の直流側接続端子21a及び負極側の直流側接続端子21bから構成される。   The filter circuit 12 is a low-pass filter connected to the pair of AC side connection terminals 11a and 11b. The pair of AC side connection terminals 11a and 11b includes a positive side AC side connection terminal 11a and a negative side AC side connection terminal 11b. The smoothing capacitor 16 is connected to the pair of DC side connection terminals 21a and 21b, and smoothes the voltage between the pair of DC side connection terminals 21a and 21b. The pair of DC side connection terminals 21a and 21b includes a positive side DC side connection terminal 21a and a negative side DC side connection terminal 21b.

ハーフブリッジ回路13は、一対の交流側接続端子11a,11bとフィルタ回路12との各接続点に接続されている。ハーフブリッジ回路13は、4個の逆阻止型のIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)であるスイッチング素子Q1p,Q1n,Q2p,Q2nから構成されている。詳しくは、互いに逆並列に接続された一対のスイッチング素子Q1p(第1のIGBT)及びQ1n(第3のIGBT)、Q2p(第2のIGBT)及びQ2n(第4のIGBT)が2組直列に接続されて構成されている。スイッチング素子Q1pのコレクタ端子は、正極側の交流側接続端子11aに接続され、スイッチング素子Q2pのエミッタ端子は、負極側の交流側接続端子11bに接続されている。スイッチング素子Q1pのエミッタ端子と、スイッチング素子Q2pのコレクタ端子とは接続されている。   The half bridge circuit 13 is connected to each connection point between the pair of AC side connection terminals 11 a and 11 b and the filter circuit 12. The half-bridge circuit 13 includes switching elements Q1p, Q1n, Q2p, and Q2n that are four reverse blocking IGBTs (insulated gate bipolar transistors). Specifically, two pairs of switching elements Q1p (first IGBT) and Q1n (third IGBT), Q2p (second IGBT), and Q2n (fourth IGBT) connected in antiparallel to each other are connected in series. Connected and configured. The collector terminal of the switching element Q1p is connected to the positive AC side connection terminal 11a, and the emitter terminal of the switching element Q2p is connected to the negative AC side connection terminal 11b. The emitter terminal of the switching element Q1p and the collector terminal of the switching element Q2p are connected.

フルブリッジ回路15は、一対の直流側接続端子21a,21bと平滑コンデンサ16との各接続点に接続されている。フルブリッジ回路15は、4個のスイッチング素子Q3〜Q6から構成されている。スイッチング素子Q3〜Q6は、それぞれN型MOSFETであるT3〜T6と、逆並列に接続されたダイオードD3〜D6とから構成されている。   The full bridge circuit 15 is connected to each connection point between the pair of DC side connection terminals 21 a and 21 b and the smoothing capacitor 16. The full bridge circuit 15 includes four switching elements Q3 to Q6. The switching elements Q3 to Q6 are each composed of T3 to T6, which are N-type MOSFETs, and diodes D3 to D6 connected in antiparallel.

スイッチング素子Q3(第1のスイッチング素子)のドレイン端子、及びスイッチング素子Q5(第3のスイッチング素子)のドレイン端子は、正極側の直流側接続端子21aに接続されている。スイッチング素子Q4(第2のスイッチング素子)のソース端子、及びスイッチング素子Q6(第4のスイッチング素子)のソース端子は、負極側の直流側接続端子21bに接続されている。また、スイッチング素子Q3とスイッチング素子Q4とは直列に接続されており、スイッチング素子Q5とスイッチング素子Q6とは直列に接続されている。   The drain terminal of the switching element Q3 (first switching element) and the drain terminal of the switching element Q5 (third switching element) are connected to the DC side connection terminal 21a on the positive electrode side. The source terminal of the switching element Q4 (second switching element) and the source terminal of the switching element Q6 (fourth switching element) are connected to the DC side connection terminal 21b on the negative electrode side. The switching element Q3 and the switching element Q4 are connected in series, and the switching element Q5 and the switching element Q6 are connected in series.

リアクトル14は、フルブリッジ回路15の各ブリッジの中間と、ハーフブリッジ回路13に含まれる一対のスイッチング素子Q2p,Q2nの両端との間に、それぞれ接続されたリアクトル14a,14bから構成される。詳しくは、リアクトル14aは、スイッチング素子Q3とスイッチング素子Q4との接続点、及びスイッチング素子Q1pとスイッチング素子Q2pとの接続点に接続されている。リアクトル14bは、スイッチング素子Q5とスイッチング素子Q6との接続点、及びスイッチング素子Q2pのエミッタ端子に接続されている。   Reactor 14 includes reactors 14a and 14b connected between the middle of each bridge of full bridge circuit 15 and both ends of a pair of switching elements Q2p and Q2n included in half bridge circuit 13, respectively. Specifically, the reactor 14a is connected to a connection point between the switching element Q3 and the switching element Q4 and a connection point between the switching element Q1p and the switching element Q2p. Reactor 14b is connected to a connection point between switching element Q5 and switching element Q6 and an emitter terminal of switching element Q2p.

電圧センサ17(交流電圧検出手段)は、交流側接続端子11aと11bとの間に印可される交流電圧を検出する。電圧センサ19(直流電圧検出手段)は、平滑コンデンサ16の両極間の電圧、すなわち直流側接続端子21aと21bとの間に印可される直流電圧を検出する。電流センサ18(電流検出手段)は、リアクトル14を流れる電流、詳しくは、スイッチング素子Q5とスイッチング素子Q6との接続点と、リアクトル14bとの間を流れる電流を検出する。   The voltage sensor 17 (AC voltage detecting means) detects an AC voltage applied between the AC side connection terminals 11a and 11b. The voltage sensor 19 (DC voltage detection means) detects a voltage between both electrodes of the smoothing capacitor 16, that is, a DC voltage applied between the DC side connection terminals 21a and 21b. Current sensor 18 (current detection means) detects a current flowing through reactor 14, more specifically, a current flowing between a connection point between switching element Q5 and switching element Q6 and reactor 14b.

制御装置30は、CPU、メモリ、及びI/O等を備えるマイクロコンピュータとして構成されている。制御装置30は、交流電源10の交流電力を直流電力に変換して直流負荷20に供給する充電処理を実施する。詳しくは、制御装置30は、電圧センサ17、電流センサ18、電圧センサ19の検出値に基づいて、スイッチング素子Q1p,Q1n,Q2p,Q2n,Q3〜6をスイッチング制御する。   The control device 30 is configured as a microcomputer including a CPU, a memory, an I / O, and the like. The control device 30 performs a charging process in which the AC power of the AC power supply 10 is converted to DC power and supplied to the DC load 20. Specifically, control device 30 performs switching control of switching elements Q1p, Q1n, Q2p, Q2n, and Q3-6 based on detection values of voltage sensor 17, current sensor 18, and voltage sensor 19.

次に、充電処理について図2〜4を参照して詳しく説明する。図2(a)は交流電圧Vacと直流負荷20に供給される出力電圧Voの変化を示すタイムチャートである。図2(b)〜(i)は、スイッチング素子Q1p,Q1n,Q2p,Q2n,Q3,Q4,Q5,Q6のオンオフタイミングを示すタイムチャートである。図3(a)〜(c)は、交流電圧Vac≧0のときの電流の流れを示す回路図であり、図4(a)〜(c)は、交流電圧Vac<0のときの電流の流れを示す回路図である。   Next, the charging process will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 2A is a time chart showing changes in the AC voltage Vac and the output voltage Vo supplied to the DC load 20. 2B to 2I are time charts showing on / off timings of the switching elements Q1p, Q1n, Q2p, Q2n, Q3, Q4, Q5, and Q6. FIGS. 3A to 3C are circuit diagrams showing the flow of current when the AC voltage Vac ≧ 0, and FIGS. 4A to 4C show the current when the AC voltage Vac <0. It is a circuit diagram which shows a flow.

第1実施形態では、スイッチング素子Q1p,Q1nをスイッチングさせて、常時降圧制御を実施する。さらに、スイッチング素子Q4,Q6をスイッチングさせて、常時昇圧制御及びPFC(Power Factor Correction)制御を実施する。   In the first embodiment, the step-down control is always performed by switching the switching elements Q1p and Q1n. Further, the switching elements Q4 and Q6 are switched to always perform boosting control and PFC (Power Factor Correction) control.

図2に示すように、交流電圧の極性が正(Vac≧0)の場合、スイッチング素子Q2nを常時オンにする。さらに、スイッチング素子Q1pをデューティ比DR1(第1デューティ比)でスイッチングさせるとともに、スイッチング素子Q4をデューティ比DR2(第2デューティ比)でスイッチングさせる。一方、交流電圧の極性が負(Vac<0)の場合、スイッチング素子Q2pを常時オンにする。さらに、スイッチング素子Q1nをデューティ比DR1でスイッチングさせるとともに、スイッチング素子Q6をデューティ比DR2でスイッチングさせる。   As shown in FIG. 2, when the polarity of the AC voltage is positive (Vac ≧ 0), the switching element Q2n is always turned on. Further, the switching element Q1p is switched at the duty ratio DR1 (first duty ratio), and the switching element Q4 is switched at the duty ratio DR2 (second duty ratio). On the other hand, when the polarity of the AC voltage is negative (Vac <0), the switching element Q2p is always turned on. Further, the switching element Q1n is switched at the duty ratio DR1, and the switching element Q6 is switched at the duty ratio DR2.

デューティ比DR1は、kVo/|Vac|(0.9≦k≦1.0)に設定される。また、デューティ比DR2は、リアクトル電流制御をマイナーループに持つ、直流電圧のフィードバック制御に基づいて算出される値である。詳しくは、目標の直流電圧と電圧センサ19により検出された直流電圧との電圧偏差を0に近づけるように、目標のリアクトル電流を設定する。さらに、リアクトル電流をフィードバック制御及びフィードフォワード制御するように、デューティ比DR2を算出する。リアクトル電流のフィードバック制御は、目標のリアクトル電流と電流センサ18により検出されたリアクトル電流との電流偏差を、0に近づける制御である。リアクトル電流のフィードフォワード制御は、電流偏差に依存することなく、リアクトル電流を急激に増加させることが可能な制御である。算出したデューティ比DR2は、|Vac|が大きくなるほど小さくなる。デューティ比DR2で、スイッチング素子Q4,Q6をスイッチングさせることにより、PFC制御を実現できる。   The duty ratio DR1 is set to kVo / | Vac | (0.9 ≦ k ≦ 1.0). The duty ratio DR2 is a value calculated based on DC voltage feedback control having reactor current control in a minor loop. Specifically, the target reactor current is set so that the voltage deviation between the target DC voltage and the DC voltage detected by the voltage sensor 19 approaches zero. Further, the duty ratio DR2 is calculated so that the reactor current is subjected to feedback control and feedforward control. The reactor current feedback control is a control for causing the current deviation between the target reactor current and the reactor current detected by the current sensor 18 to approach zero. The reactor current feedforward control is a control capable of rapidly increasing the reactor current without depending on the current deviation. The calculated duty ratio DR2 decreases as | Vac | increases. PFC control can be realized by switching the switching elements Q4 and Q6 with the duty ratio DR2.

交流電圧Vac≧0のときの期間Aにおけるスイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1p,Q2n,Q4が、オフ,オン,オフのモード1、オン,オン,オフのモード2、オン,オン,オンのモード3の3パターンある。   When the switching pattern in the period A when the AC voltage Vac ≧ 0 is examined in detail, the switching elements Q1p, Q2n, Q4 are turned off, on, off mode 1, on, on, off mode 2, on, on, on There are three patterns of mode 3.

モード1のときは、図3(a)に示すように、リアクトル14a,14bに蓄えられたエネルギに基づいて、直流負荷20の負極からダイオードD6、リアクトル14b、スイッチング素子Q2n、リアクトル14a、ダイオードD3を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。なお、このとき、スイッチング素子Q1nのコレクタ−エミッタ間には逆電圧がかかるが、スイッチング素子Q1nは逆阻止型IGBTであるため耐えられる。   In the mode 1, as shown in FIG. 3A, based on the energy stored in the reactors 14a and 14b, the diode D6, the reactor 14b, the switching element Q2n, the reactor 14a, and the diode D3 from the negative electrode of the DC load 20 are used. The current flows to the positive electrode of the DC load 20 through the DC load 20, and the DC load 20 is charged. At this time, although a reverse voltage is applied between the collector and the emitter of the switching element Q1n, the switching element Q1n can withstand because it is a reverse blocking IGBT.

モード2のときは、図3(b)に示すように、直流負荷20の負極からダイオードD6、リアクトル14bを通して交流電源10の負極へ電流が流れる。また、交流電源10の正極からスイッチング素子Q1p、リアクトル14a、ダイオードD3を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。なお、このとき、スイッチング素子Q2nのコレクタ−エミッタ間には逆電圧がかかるが、スイッチング素子Q2nは逆阻止型IGBTであるため耐えられる。   In mode 2, as shown in FIG. 3B, a current flows from the negative electrode of the DC load 20 to the negative electrode of the AC power supply 10 through the diode D6 and the reactor 14b. Further, a current flows from the positive electrode of the AC power source 10 to the positive electrode of the DC load 20 through the switching element Q1p, the reactor 14a, and the diode D3, and the DC load 20 is charged. At this time, although a reverse voltage is applied between the collector and emitter of the switching element Q2n, the switching element Q2n can withstand because it is a reverse blocking IGBT.

モード3のときは、図3(c)に示すように、交流電源10の正極から、スイッチング素子Q1p、リアクトル14a、トランジスタT4、ダイオードD6、リアクトル14bを通して交流電源10の負極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14a,14bのそれぞれにエネルギが蓄えられる。   In mode 3, as shown in FIG. 3C, a current flows from the positive electrode of the AC power supply 10 to the negative electrode of the AC power supply 10 through the switching element Q1p, the reactor 14a, the transistor T4, the diode D6, and the reactor 14b. At this time, energy is stored in each of the reactors 14a and 14b.

交流電圧Vac≧0のときは、スイッチング素子Q1pが降圧回路のスイッチング素子として動作し、スイッチング素子Q4が昇圧PFC回路のスイッチング素子として動作する。また、ダイオードD3,D6が整流ダイオードとして動作する。   When AC voltage Vac ≧ 0, switching element Q1p operates as a switching element of the step-down circuit, and switching element Q4 operates as a switching element of the step-up PFC circuit. Further, the diodes D3 and D6 operate as rectifier diodes.

一方、交流電圧Vac<0のときの期間Bにおけるスイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1n,Q2p,Q6が、オフ,オン,オフのモード4、オン,オン,オフのモード5、オン,オン,オンのモード6の3パターンある。   On the other hand, when the switching pattern in period B when AC voltage Vac <0 is examined in detail, switching elements Q1n, Q2p, and Q6 are turned off, on, off mode 4, on, on, off mode 5, on, on , There are three patterns of on mode 6.

モード4のときは、図4(a)に示すように、リアクトル14a,14bに蓄えられたエネルギに基づいて、直流負荷20の負極からダイオードD4、リアクトル14a、スイッチング素子Q2p、リアクトル14b、ダイオードD5を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。なお、このとき、スイッチング素子Q1pのコレクタ−エミッタ間には逆電圧がかかるが、スイッチング素子Q1pは逆阻止型IGBTであるため耐えられる。   In the mode 4, as shown in FIG. 4A, based on the energy stored in the reactors 14a and 14b, the diode D4, the reactor 14a, the switching element Q2p, the reactor 14b, and the diode D5 from the negative electrode of the DC load 20 are used. The current flows to the positive electrode of the DC load 20 through the DC load 20, and the DC load 20 is charged. At this time, although a reverse voltage is applied between the collector and the emitter of the switching element Q1p, the switching element Q1p can withstand because it is a reverse blocking IGBT.

モード5のときは、図4(b)に示すように、直流負荷20の負極からダイオードD4、リアクトル14a、スイッチング素子Q1nを通して交流電源10の正極へ電流が流れる。また、交流電源10の負極からリアクトル14b、ダイオードD5を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。なお、このとき、スイッチング素子QQ2pのコレクタ−エミッタ間には逆電圧がかかるが、スイッチング素子Q2pは逆阻止型IGBTであるため耐えられる。   In mode 5, as shown in FIG. 4B, a current flows from the negative electrode of the DC load 20 to the positive electrode of the AC power supply 10 through the diode D4, the reactor 14a, and the switching element Q1n. Further, a current flows from the negative electrode of the AC power supply 10 to the positive electrode of the DC load 20 through the reactor 14b and the diode D5, and the DC load 20 is charged. At this time, although a reverse voltage is applied between the collector and emitter of the switching element QQ2p, the switching element Q2p can withstand because it is a reverse blocking IGBT.

モード6のときは、図4(c)に示すように、交流電源10の負極から、リアクトル14b、トランジスタT6、ダイオードD4、リアクトル14a、スイッチング素子Q1nを通して交流電源10の正極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14a,14bのそれぞれにエネルギが蓄えられる。   In mode 6, as shown in FIG. 4C, a current flows from the negative electrode of the AC power supply 10 to the positive electrode of the AC power supply 10 through the reactor 14b, the transistor T6, the diode D4, the reactor 14a, and the switching element Q1n. At this time, energy is stored in each of the reactors 14a and 14b.

交流電圧Vac<0のときは、スイッチング素子Q1nが降圧回路のスイッチング素子として動作し、スイッチング素子Q6が昇圧PFC回路のスイッチング素子として動作する。また、ダイオードD4,D5が整流ダイオードとして動作する。   When AC voltage Vac <0, switching element Q1n operates as a switching element of the step-down circuit, and switching element Q6 operates as a switching element of the step-up PFC circuit. The diodes D4 and D5 operate as rectifier diodes.

以上説明した第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。   According to 1st Embodiment described above, there exist the following effects.

・交流電力を直流電力へ変換する際に、3つの素子が導通する。そのため、導通損を抑制することができる。よって、電力変換効率の向上とコストの低減とのを両立しつつ、交流から直流へ電力を変換することができる。   • When converting AC power to DC power, the three elements conduct. Therefore, conduction loss can be suppressed. Therefore, it is possible to convert power from alternating current to direct current while achieving both improvement in power conversion efficiency and reduction in cost.

・交流電圧Vac≧0のときは、スイッチング素子Q1pをスイッチングさせることにより降圧制御を実施できるとともに、トランジスタT4をスイッチングさせることにより昇圧制御を実施できる。また、交流電圧Vac<0のときは、スイッチング素子Q1nをスイッチングさせることにより降圧制御を実施できるとともに、トランジスタT6をスイッチングさせることにより昇圧制御を実施できる。   When AC voltage Vac ≧ 0, step-down control can be performed by switching the switching element Q1p, and step-up control can be performed by switching the transistor T4. When AC voltage Vac <0, step-down control can be performed by switching switching element Q1n, and step-up control can be performed by switching transistor T6.

・デューティ比DR2に、リアクトル電流制御をマイナーループに持つ、直流電圧のフィードバック制御に基づいて算出された値を適用することにより、常時PFC制御を実施できる。   By applying a value calculated based on DC voltage feedback control, which has reactor current control in the minor loop, to the duty ratio DR2, it is possible to always perform PFC control.

(第2実施形態)
第2実施形態に係る充電処理では、交流電圧Vacの大きさ|Vac|(絶対値)が直流電圧Voよりも小さい場合は昇圧制御を実施し、|Vac|が直流電圧Voよりも大きい場合は降圧制御を実施する。以下、第2実施形態にかかる充電処理について、図5〜7を参照して説明する。図5は図2に対応するタイムチャートである。図6(a),(b)は、交流電圧Vac≧0且つ|Vac|<Voのときの電流の流れを示す回路図であり、図6(c),(d)は、交流電圧Vac≧0且つ|Vac|≧Voのときの電流の流れを示す回路図である。図7(a),(b)は、交流電圧Vac<0且つ|Vac|<Voのときの電流の流れを示す回路図であり、図7(c),(d)は、交流電圧Vac<0且つ|Vac|≧Voのときの電流の流れを示す回路図である。
(Second Embodiment)
In the charging process according to the second embodiment, when the magnitude | Vac | (absolute value) of the AC voltage Vac is smaller than the DC voltage Vo, boost control is performed, and when | Vac | is larger than the DC voltage Vo. Implement step-down control. Hereinafter, the charging process according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a time chart corresponding to FIG. 6A and 6B are circuit diagrams showing the flow of current when the AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | <Vo, and FIGS. 6C and 6D show the AC voltage Vac ≧ 0. FIG. 6 is a circuit diagram showing a current flow when 0 and | Vac | ≧ Vo. FIGS. 7A and 7B are circuit diagrams showing a current flow when the AC voltage Vac <0 and | Vac | <Vo. FIGS. 7C and 7D show the AC voltage Vac <0. FIG. 6 is a circuit diagram showing a current flow when 0 and | Vac | ≧ Vo.

図5に示すように、交流電圧Vac≧0の場合、スイッチン素子Q2nを常時オンにする。さらに、|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q1pをデューティ比DR3(第3デューティ比)でスイッチングさせ、|Vac|<Voのときは、スイッチング素子Q1pを常時オンにし、且つスイッチング素子Q4をデューティ比DR4(第4デューティ比)でスイッチングさせる。   As shown in FIG. 5, when the AC voltage Vac ≧ 0, the switching element Q2n is always turned on. Further, when | Vac | ≧ Vo, the switching element Q1p is switched at the duty ratio DR3 (third duty ratio). When | Vac | <Vo, the switching element Q1p is always turned on, and the switching element Q4 is turned on. Switching is performed at a duty ratio DR4 (fourth duty ratio).

一方、交流電圧Vac<0の場合、スイッチング素子Q2pを常時オンにする。さらに、|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q1nをデューティ比DR3でスイッチングさせ、|Vac|<Voのときは、スイッチング素子Q1nを常時オンにし、且つスイッチング素子Q6をデューティ比DR4でスイッチングさせる。なお、デューティ比DR3及びDR4は、デューティ比DR2と同様に、リアクトル電流制御をマイナーループに持つ、直流電圧のフィードバック制御に基づいて算出される値である。   On the other hand, when AC voltage Vac <0, switching element Q2p is always turned on. Further, when | Vac | ≧ Vo, the switching element Q1n is switched with the duty ratio DR3. When | Vac | <Vo, the switching element Q1n is always turned on and the switching element Q6 is switched with the duty ratio DR4. . Note that the duty ratios DR3 and DR4 are values calculated based on DC voltage feedback control having reactor current control in a minor loop, similarly to the duty ratio DR2.

交流電圧Vac≧0且つ|Vac|<Voのときの期間Aにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1p,Q2n,Q4が、オン,オン,オフのモード1、オン,オン,オンのモード2の2パターンある。   When the switching pattern is examined in detail during period A when AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | <Vo, switching element Q1p, Q2n, Q4 is in on, on, off mode 1, on, on, on mode. There are two patterns.

モード1のときは、図6(a)に示すように、リアクトル14bに蓄えられたエネルギに基づいて、直流負荷20の負極からダイオードD6、リアクトル14bを通して交流電源10の負極へ電流が流れる。また、リアクトル14aに蓄えられたエネルギに基づいて、交流電源10の正極からスイッチング素子Q1p、リアクトル14a、ダイオードD3を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。   In the mode 1, as shown in FIG. 6A, current flows from the negative electrode of the DC load 20 to the negative electrode of the AC power supply 10 through the diode D6 and the reactor 14b based on the energy stored in the reactor 14b. Further, based on the energy stored in the reactor 14a, a current flows from the positive electrode of the AC power supply 10 to the positive electrode of the DC load 20 through the switching element Q1p, the reactor 14a, and the diode D3, and the DC load 20 is charged.

モード2のときは、図6(b)に示すように、交流電源10の正極から、スイッチング素子Q1p、リアクトル14a、トランジスタT4、ダイオードD6、リアクトル14bを通して交流電源10の負極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14a,14bのそれぞれにエネルギが蓄えられる。   In mode 2, as shown in FIG. 6B, a current flows from the positive electrode of the AC power supply 10 to the negative electrode of the AC power supply 10 through the switching element Q1p, the reactor 14a, the transistor T4, the diode D6, and the reactor 14b. At this time, energy is stored in each of the reactors 14a and 14b.

交流電圧Vac≧0且つ|Vac|≧Voのときの期間Bにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1p,Q2n,Q4が、オフ,オン,オフのモード3、オン,オン,オフのモード4の2パターンある。   When the switching pattern is examined in detail in period B when AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | ≧ Vo, switching elements Q1p, Q2n, and Q4 are in OFF, ON, OFF mode 3, ON, ON, OFF mode. There are two patterns of four.

モード3のときは、図6(c)に示すように、リアクトル14a,14bに蓄えられたエネルギに基づいて、直流負荷20の負極からダイオードD6、リアクトル14b、スイッチング素子Q2n、リアクトル14a、ダイオードD3を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。   In mode 3, as shown in FIG. 6C, based on the energy stored in the reactors 14a and 14b, the diode D6, the reactor 14b, the switching element Q2n, the reactor 14a, and the diode D3 from the negative electrode of the DC load 20 are used. The current flows to the positive electrode of the DC load 20 through the DC load 20, and the DC load 20 is charged.

モード4のときは、図6(d)に示すように、直流負荷20の負極からダイオードD6、リアクトル14bを通して交流電源10の負極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14bにエネルギが蓄えられる。また、交流電源10の正極からスイッチング素子Q1p、リアクトル14a、ダイオードD3を通して直流負荷20の正極へ電流が流れる。このときリアクトル14aにエネルギが蓄えられ、直流負荷20が充電される。   In mode 4, as shown in FIG. 6D, a current flows from the negative electrode of the DC load 20 to the negative electrode of the AC power supply 10 through the diode D6 and the reactor 14b. At this time, energy is stored in the reactor 14b. Further, a current flows from the positive electrode of the AC power source 10 to the positive electrode of the DC load 20 through the switching element Q1p, the reactor 14a, and the diode D3. At this time, energy is stored in the reactor 14a and the DC load 20 is charged.

交流電圧Vac≧0且つ|Vac|<Voのときは、スイッチング素子Q4が昇圧PFC回路のスイッチング素子として動作し、交流電圧Vac≧0且つ|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q1pが降圧PFC回路のスイッチング素子として動作する。また、交流電圧Vac≧0のときは、ダイオードD3,D6が整流ダイオードとして動作する。   When AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | <Vo, switching element Q4 operates as a switching element of the boost PFC circuit, and when AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | ≧ Vo, switching element Q1p is step-down PFC. Operates as a switching element of the circuit. When AC voltage Vac ≧ 0, diodes D3 and D6 operate as rectifier diodes.

また、交流電圧Va<0且つ|Vac|<Voのときの期間Cにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1n,Q2p,Q6が、オン,オン,オフのモード5、オン,オン,オンのモード6の2パターンある。   Further, in the period C when the AC voltage Va <0 and | Vac | <Vo, when the switching pattern is examined in detail, the switching elements Q1n, Q2p, Q6 are in the on, on, off mode 5, on, on, on There are two patterns of mode 6.

モード5のときは、図7(a)に示すように、リアクトル14aに蓄えられたエネルギに基づいて、直流負荷20の負極からダイオードD4、リアクトル14a、スイッチング素子Q1nを通して交流電源10の正極へ電流が流れる。また、リアクトル14bに蓄えられたエネルギに基づいて、交流電源10の負極からリアクトル14b、ダイオードD5を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。   In mode 5, as shown in FIG. 7 (a), current flows from the negative electrode of the DC load 20 to the positive electrode of the AC power source 10 through the diode D4, the reactor 14a, and the switching element Q1n based on the energy stored in the reactor 14a. Flows. Further, based on the energy stored in the reactor 14b, a current flows from the negative electrode of the AC power supply 10 to the positive electrode of the DC load 20 through the reactor 14b and the diode D5, and the DC load 20 is charged.

モード6のときは、図7(b)に示すように、交流電源10の負極から、リアクトル14b、トランジスタT6、ダイオードD4、リアクトル14a、スイッチング素子Q1nを通して交流電源10の正極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14a,14bのそれぞれにエネルギが蓄えられる。   In mode 6, as shown in FIG. 7B, a current flows from the negative electrode of the AC power supply 10 to the positive electrode of the AC power supply 10 through the reactor 14b, the transistor T6, the diode D4, the reactor 14a, and the switching element Q1n. At this time, energy is stored in each of the reactors 14a and 14b.

交流電圧Va<0且つ|Vac|≧Voのときの期間Dにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1n,Q2p,Q6が、オフ,オン,オフのモード7、オン,オン,オンのモード8の2パターンある。   In the period D when the AC voltage Va <0 and | Vac | ≧ Vo, the switching pattern Q1n, Q2p, Q6 is in the off, on, off mode 7, on, on, on mode. There are two patterns of eight.

モード7のときは、図7(c)に示すように、リアクトル14a,14bに蓄えられたエネルギに基づいて、直流負荷20の負極からダイオードD4、リアクトル14a、スイッチング素子Q2p、リアクトル14b、ダイオードD5を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。   In the mode 7, as shown in FIG. 7C, based on the energy stored in the reactors 14a and 14b, the diode D4, the reactor 14a, the switching element Q2p, the reactor 14b, and the diode D5 from the negative electrode of the DC load 20 are used. The current flows to the positive electrode of the DC load 20 through the DC load 20, and the DC load 20 is charged.

モード8のときは、図7(d)に示すように、直流負荷20の負極からダイオードD4、リアクトル14a、スイッチング素子Q1nを通して交流電源10の正極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14aにエネルギが蓄えられる。また、交流電源10の負極からリアクトル14b、ダイオードD5を通して直流負荷20の正極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14bにエネルギが蓄えられ、直流負荷20が充電される。   In mode 8, as shown in FIG. 7D, a current flows from the negative electrode of the DC load 20 to the positive electrode of the AC power supply 10 through the diode D4, the reactor 14a, and the switching element Q1n. At this time, energy is stored in the reactor 14a. Further, a current flows from the negative electrode of the AC power supply 10 to the positive electrode of the DC load 20 through the reactor 14b and the diode D5. At this time, energy is stored in the reactor 14b and the DC load 20 is charged.

交流電圧Vac<0且つ|Vac|<Voのときは、スイッチング素子Q6が昇圧PFC回路のスイッチング素子として動作し、交流電圧Vac<0且つ|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q1nが降圧PFC回路のスイッチング素子として動作する。また、交流電圧Vac<0のときは、ダイオードD4,D5が整流ダイオードとして動作する。   When AC voltage Vac <0 and | Vac | <Vo, switching element Q6 operates as a switching element of the boost PFC circuit, and when AC voltage Vac <0 and | Vac | ≧ Vo, switching element Q1n is step-down PFC. Operates as a switching element of the circuit. When AC voltage Vac <0, diodes D4 and D5 operate as rectifier diodes.

以上説明した第2実施形態によれば、以下の効果を奏する。   According to 2nd Embodiment described above, there exist the following effects.

・交流電力を直流電力へ変換する際に、3つの素子が導通する。そのため、導通損を抑制することができる。よって、電力変換効率の向上とコストの低減とのを両立しつつ、交流から直流へ電力を変換することができる。   • When converting AC power to DC power, the three elements conduct. Therefore, conduction loss can be suppressed. Therefore, it is possible to convert power from alternating current to direct current while achieving both improvement in power conversion efficiency and reduction in cost.

・交流電圧Vac≧0且つ|Vac|<Voのときは、トランジスタT4をスイッチングさせることにより昇圧制御を実施できる。交流電圧Vac≧0且つ|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q1pをスイッチングさせることにより降圧制御を実施できる。交流電圧Vac<0且つ|Vac|<Voのときは、トランジスタT6をスイッチングさせることにより昇圧制御を実施できる。交流電圧Vac<0且つ|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q1nをスイッチングさせることにより降圧制御を実施できる。   When AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | <Vo, step-up control can be performed by switching the transistor T4. When AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | ≧ Vo, step-down control can be performed by switching switching element Q1p. When the AC voltage Vac <0 and | Vac | <Vo, step-up control can be performed by switching the transistor T6. When AC voltage Vac <0 and | Vac | ≧ Vo, step-down control can be performed by switching switching element Q1n.

・デューティ比DR3及びDR4に、リアクトル電流制御をマイナーループに持つ、直流電圧のフィードバック制御に基づいて算出された値を適用することにより、常時PFC制御を実施できる。   By applying a value calculated based on the DC voltage feedback control having the reactor current control in the minor loop to the duty ratios DR3 and DR4, the PFC control can always be performed.

(第3実施形態)
第3実施形態に係る充電処理では、交流電圧Vacの大きさ|Vac|が直流電圧Voよりも小さい場合は降圧制御を停止し、昇圧制御は常時実施する。以下、第3実施形態にかかる充電処理について、図8〜10を参照して説明する。図8は図2に対応するタイムチャートである。図9(a)〜(c)は、交流電圧Vac≧0のときの電流の流れを示す回路図である。図10(a)〜(c)は、交流電圧Vac<0のときの電流の流れを示す回路図である。
(Third embodiment)
In the charging process according to the third embodiment, when the magnitude | Vac | of the AC voltage Vac is smaller than the DC voltage Vo, the step-down control is stopped and the step-up control is always performed. Hereinafter, the charging process according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a time chart corresponding to FIG. FIGS. 9A to 9C are circuit diagrams showing the flow of current when the AC voltage Vac ≧ 0. FIGS. 10A to 10C are circuit diagrams illustrating the flow of current when the AC voltage Vac <0.

図8に示すように、交流電圧Vac≧0の場合、スイッチン素子Q2nを常時オンにする。さらに、|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q1pをデューティ比DR5(第5デューティ比)でスイッチングさせ、且つスイッチング素子Q4をデューティ比DR6(第6デューティ比)でスイッチングさせる。|Vac|<Voのときは、スイッチング素子Q1pを常時オンにし、且つスイッチング素子Q4をデューティ比DR6でスイッチングさせる。   As shown in FIG. 8, when the AC voltage Vac ≧ 0, the switching element Q2n is always turned on. Further, when | Vac | ≧ Vo, switching element Q1p is switched at duty ratio DR5 (fifth duty ratio), and switching element Q4 is switched at duty ratio DR6 (sixth duty ratio). When | Vac | <Vo, switching element Q1p is always turned on, and switching element Q4 is switched at duty ratio DR6.

一方、交流電圧Vac<0の場合、スイッチング素子Q2pを常時オンにする。さらに、|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q1nをデューティ比DR5でスイッチングさせ、且つスイッチング素子Q6をデューティ比DR6でスイッチングさせる。|Vac|<Voのときは、スイッチング素子Q1nを常時オンにし、且つスイッチング素子Q6をデューティ比DR6でスイッチングさせる。   On the other hand, when AC voltage Vac <0, switching element Q2p is always turned on. Further, when | Vac | ≧ Vo, switching element Q1n is switched at duty ratio DR5, and switching element Q6 is switched at duty ratio DR6. When | Vac | <Vo, switching element Q1n is always turned on, and switching element Q6 is switched at duty ratio DR6.

デューティ比DR5は、|Vac|≧k×Vo(0.9≦k≦1.0)のときは、1−(k×Vo)/|Vac|と設定され、|Vac|<k×Voのときは、1.0(100%)と設定される。また、デューティ比DR6は、デューティ比DR2と同様に、リアクトル電流制御をマイナーループに持つ、直流電圧のフィードバック制御に基づいて算出される値である。   The duty ratio DR5 is set to 1− (k × Vo) / | Vac | when | Vac | ≧ k × Vo (0.9 ≦ k ≦ 1.0), and | Vac | <k × Vo Is set to 1.0 (100%). Similarly to the duty ratio DR2, the duty ratio DR6 is a value calculated based on DC voltage feedback control having reactor current control in a minor loop.

交流電圧Vac≧0且つ|Vac|<Voのときの期間Aにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1p,Q2n,Q4が、オン,オン,オフのモード1、オン,オン,オンのモード2の2パターンある。   When the switching pattern is examined in detail during period A when AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | <Vo, switching element Q1p, Q2n, Q4 is in on, on, off mode 1, on, on, on mode. There are two patterns.

モード1のときは、図9(a)に示すように、直流負荷20の負極からダイオードD6、リアクトル14bを通して交流電源10の負極へ電流が流れる。また、交流電源10の正極からスイッチング素子Q1p、リアクトル14a、ダイオードD3を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。   In mode 1, as shown in FIG. 9A, a current flows from the negative electrode of the DC load 20 to the negative electrode of the AC power supply 10 through the diode D6 and the reactor 14b. Further, a current flows from the positive electrode of the AC power source 10 to the positive electrode of the DC load 20 through the switching element Q1p, the reactor 14a, and the diode D3, and the DC load 20 is charged.

モード2のときは、図9(b)に示すように、交流電源10の正極から、スイッチング素子Q1p、リアクトル14a、トランジスタT4、ダイオードD6、リアクトル14bを通して交流電源10の負極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14a,14bのそれぞれにエネルギが蓄えられる。   In mode 2, as shown in FIG. 9B, a current flows from the positive electrode of the AC power supply 10 to the negative electrode of the AC power supply 10 through the switching element Q1p, the reactor 14a, the transistor T4, the diode D6, and the reactor 14b. At this time, energy is stored in each of the reactors 14a and 14b.

交流電圧Vac≧0且つ|Vac|≧Voのときの期間Bにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1p,Q2n,Q4が、オフ,オン,オフのモード3、オン,オン,オフのモード1、オン,オン,オンのモード2の3パターンある。モード1及びモード2は、期間Aのモード1及びモード2と同じパターンである。   When the switching pattern is examined in detail in period B when AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | ≧ Vo, switching elements Q1p, Q2n, and Q4 are in OFF, ON, OFF mode 3, ON, ON, OFF mode. There are three patterns: 1, ON, ON, and ON mode 2. Mode 1 and mode 2 have the same pattern as mode 1 and mode 2 in period A.

モード3のときは、図9(c)に示すように、リアクトル14a,14bに蓄えられたエネルギに基づいて、直流負荷20の負極からダイオードD6、リアクトル14b、スイッチング素子Q2n、リアクトル14a、ダイオードD3を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。   In mode 3, as shown in FIG. 9C, the diode D6, the reactor 14b, the switching element Q2n, the reactor 14a, and the diode D3 are connected to the negative electrode of the DC load 20 based on the energy stored in the reactors 14a and 14b. The current flows to the positive electrode of the DC load 20 through the DC load 20, and the DC load 20 is charged.

交流電圧Vac≧0且つ|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q1pが降圧回路のスイッチング素子として動作する。また、交流電圧Vac≧0のときは、スイッチング素子Q4が昇圧PFC回路のスイッチング素子として動作し、ダイオードD3,D6が整流ダイオードとして動作する。   When AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | ≧ Vo, switching element Q1p operates as a switching element of the step-down circuit. When AC voltage Vac ≧ 0, switching element Q4 operates as a switching element of the boost PFC circuit, and diodes D3 and D6 operate as rectifier diodes.

また、交流電圧Va<0且つ|Vac|<Voのときの期間Cにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1n,Q2p,Q6が、オン,オン,オフのモード4、オン,オン,オンのモード5の2パターンある。   Further, in the period C when the AC voltage Va <0 and | Vac | <Vo, the switching pattern Q1n, Q2p, Q6 is on, on, off mode 4, on, on, on. There are two patterns of mode 5.

モード4のときは、図10(a)に示すように、直流負荷20の負極からダイオードD4、リアクトル14a、スイッチング素子Q1nを通して交流電源10の正極へ電流が流れる。また、交流電源10の負極からリアクトル14b、ダイオードD5を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。   In mode 4, as shown in FIG. 10A, a current flows from the negative electrode of the DC load 20 to the positive electrode of the AC power supply 10 through the diode D4, the reactor 14a, and the switching element Q1n. Further, a current flows from the negative electrode of the AC power supply 10 to the positive electrode of the DC load 20 through the reactor 14b and the diode D5, and the DC load 20 is charged.

モード5のときは、図10(b)に示すように、交流電源10の負極から、リアクトル14b、トランジスタT6、ダイオードD4、リアクトル14a、スイッチング素子Q1nを通して交流電源10の正極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14a,14bのそれぞれにエネルギが蓄えられる。   In mode 5, as shown in FIG. 10B, current flows from the negative electrode of the AC power supply 10 to the positive electrode of the AC power supply 10 through the reactor 14b, the transistor T6, the diode D4, the reactor 14a, and the switching element Q1n. At this time, energy is stored in each of the reactors 14a and 14b.

交流電圧Va<0且つ|Vac|≧Voのときの期間Dにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1n,Q2p,Q6が、オフ,オン,オフのモード6、オン,オン,オフのモード4、オン,オン,オンのモード5の3パターンある。モード4及びモード5は、期間Cのモード4及びモード5と同じパターンである。   In the period D when the AC voltage Va <0 and | Vac | ≧ Vo, the switching pattern Q1n, Q2p, Q6 is turned off, on, off mode 6, on, on, off mode. There are three patterns of 4, ON, ON, ON mode 5. Mode 4 and mode 5 have the same pattern as mode 4 and mode 5 in period C.

モード6のときは、図10(c)に示すように、リアクトル14a,14bに蓄えられたエネルギに基づいて、直流負荷20の負極からダイオードD4、リアクトル14a、スイッチング素子Q2p、リアクトル14b、ダイオードD5を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。   In mode 6, as shown in FIG. 10C, the diode D4, the reactor 14a, the switching element Q2p, the reactor 14b, and the diode D5 are connected to the negative electrode of the DC load 20 based on the energy stored in the reactors 14a and 14b. The current flows to the positive electrode of the DC load 20 through the DC load 20, and the DC load 20 is charged.

交流電圧Vac<0且つ|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q1nが降圧回路のスイッチング素子として動作する。また、交流電圧Vac<0のときは、スイッチング素子Q6が昇圧PFC回路のスイッチング素子として動作し、ダイオードD4,D5が整流ダイオードとして動作する。   When AC voltage Vac <0 and | Vac | ≧ Vo, switching element Q1n operates as a switching element of the step-down circuit. When AC voltage Vac <0, switching element Q6 operates as a switching element of the boost PFC circuit, and diodes D4 and D5 operate as rectifier diodes.

以上説明した第3実施形態によれば、以下の効果を奏する。   According to 3rd Embodiment described above, there exist the following effects.

・交流電力を直流電力へ変換する際に、3つの素子が導通する。そのため、導通損を抑制することができる。よって、電力変換効率の向上とコストの低減とのを両立しつつ、交流から直流へ電力を変換することができる。   • When converting AC power to DC power, the three elements conduct. Therefore, conduction loss can be suppressed. Therefore, it is possible to convert power from alternating current to direct current while achieving both improvement in power conversion efficiency and reduction in cost.

・交流電圧Vac≧0のときは、トランジスタT4をスイッチングさせることにより昇圧制御を実施できる。交流電圧Vac≧0且つ|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q1pをスイッチングさせることにより降圧制御を実施できる。交流電圧Vac<0のときは、トランジスタT6をスイッチングさせることにより昇圧制御を実施できる。交流電圧Vac<0且つ|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q1nをスイッチングさせることにより降圧制御を実施できる。   When AC voltage Vac ≧ 0, step-up control can be performed by switching transistor T4. When AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | ≧ Vo, step-down control can be performed by switching switching element Q1p. When AC voltage Vac <0, step-up control can be performed by switching transistor T6. When AC voltage Vac <0 and | Vac | ≧ Vo, step-down control can be performed by switching switching element Q1n.

・デューティ比DR6に、リアクトル電流制御をマイナーループに持つ、直流電圧のフィードバック制御に基づいて算出された値を適用することにより、常時PFC制御を実施できる。   By applying a value calculated based on DC voltage feedback control having reactor current control in the minor loop to the duty ratio DR6, PFC control can always be performed.

(第4実施形態)
第4〜6実施形態では、交流電力を直流電力に変換する放電処理(逆潮流制御)を実施する。図11に示すように、第4〜6実施形態に係る電力変換装置40の交流側接続端子11a,11bには交流負荷50が接続されており、直流側接続端子21a,21bには直流電源60が接続されている。制御装置30は、直流電源60の直流電力を交流電力に変換して交流負荷50に供給する放電処理を実施する。以下、図12〜14を参照して、放電処理について詳しく説明する。図12(a)は直流電圧Voと交流負荷50に供給される出力電圧Vacの変化を示すタイムチャートである。図12(b)〜(i)は、スイッチング素子Q1p,Q1n,Q2p,Q2n,Q3,Q4,Q5,Q6のオンオフタイミングを示すタイムチャートである。図13(a)〜(c)は、交流電圧Vac≧0のときの電流の流れを示す回路図であり、図14(a)〜(c)は、交流電圧Vac<0のときの電流の流れを示す回路図である。
(Fourth embodiment)
In the fourth to sixth embodiments, discharge processing (reverse power flow control) for converting AC power into DC power is performed. As shown in FIG. 11, an AC load 50 is connected to the AC side connection terminals 11a and 11b of the power conversion devices 40 according to the fourth to sixth embodiments, and a DC power source 60 is connected to the DC side connection terminals 21a and 21b. Is connected. The control device 30 performs a discharge process of converting the DC power of the DC power source 60 into AC power and supplying the AC power 50. Hereinafter, the discharge process will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 12A is a time chart showing changes in the DC voltage Vo and the output voltage Vac supplied to the AC load 50. FIGS. 12B to 12I are time charts showing on / off timings of the switching elements Q1p, Q1n, Q2p, Q2n, Q3, Q4, Q5, and Q6. FIGS. 13A to 13C are circuit diagrams showing the flow of current when the AC voltage Vac ≧ 0, and FIGS. 14A to 14C show the current flow when the AC voltage Vac <0. It is a circuit diagram which shows a flow.

図12に示すように、交流電圧Vac≧0の場合、スイッチング素子Q1n,Q6を常時オンにする。さらに、スイッチング素子Q2pをデューティ比DR7(第7デューティ比)でスイッチングさせるとともに、スイッチング素子Q3をデューティ比DR8(第8デューティ比)でスイッチングさせる。一方、交流電圧Vac<0の場合、スイッチング素子Q1p,Q4を常時オンにする。さらに、スイッチング素子Q2nをデューティ比DR7でスイッチングさせるとともに、スイッチング素子Q5をデューティ比DR8でスイッチングさせる。   As shown in FIG. 12, when AC voltage Vac ≧ 0, switching elements Q1n and Q6 are always turned on. Further, the switching element Q2p is switched at the duty ratio DR7 (seventh duty ratio), and the switching element Q3 is switched at the duty ratio DR8 (eighth duty ratio). On the other hand, when AC voltage Vac <0, switching elements Q1p and Q4 are always turned on. Further, the switching element Q2n is switched at the duty ratio DR7, and the switching element Q5 is switched at the duty ratio DR8.

デューティ比DR7は、目標の交流電圧をVac*とすると、kVo/|Vac*|(0.9≦k≦1.0)に設定される。デューティ比DR8は、リアクトル電流制御をマイナーループに持つ、交流電圧のフィードバック制御に基づいて算出される値である。詳しくは、目標の交流電圧と電圧センサ17により検出された交流電圧との電圧偏差を0に近づけるように、目標のリアクトル電流を設定する。さらに、リアクトル電流をフィードバック制御及びフィードフォワード制御するように、デューティ比DR8を算出する。算出したデューティ比DR8は、|Vac|が大きくなるほど大きくなる。デューティ比DR8で、スイッチング素子Q3,Q5をスイッチングさせることにより、PFC制御を実現できる。   The duty ratio DR7 is set to kVo / | Vac * | (0.9 ≦ k ≦ 1.0) where the target AC voltage is Vac *. The duty ratio DR8 is a value calculated based on feedback control of AC voltage having reactor current control in the minor loop. Specifically, the target reactor current is set so that the voltage deviation between the target AC voltage and the AC voltage detected by the voltage sensor 17 approaches zero. Further, the duty ratio DR8 is calculated so that the reactor current is subjected to feedback control and feedforward control. The calculated duty ratio DR8 increases as | Vac | increases. PFC control can be realized by switching the switching elements Q3 and Q5 with the duty ratio DR8.

交流電圧Vac≧0のときの期間Aにおけるスイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1n,Q2p,Q3,Q6が、オン,オン,オン,オンのモード1、オン,オフ,オン,オンのモード2、オン,オフ,オフ,オンのモード3の3パターンある。   Looking at the switching pattern in period A when AC voltage Vac ≧ 0 in detail, switching element Q1n, Q2p, Q3, Q6 is on, on, on, on mode 1, on, off, on, on mode 2. There are three patterns of mode 3, ON, OFF, OFF, ON.

モード1のときは、図13(a)に示すように、直流電源60の正極からトランジスタT3、リアクトル14a、スイッチング素子Q2p、リアクトル14b、トランジスタT6を通して直流電源60の負極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14a,14bのそれぞれにエネルギが蓄えられる。   In mode 1, as shown in FIG. 13A, current flows from the positive electrode of the DC power supply 60 to the negative electrode of the DC power supply 60 through the transistor T3, the reactor 14a, the switching element Q2p, the reactor 14b, and the transistor T6. At this time, energy is stored in each of the reactors 14a and 14b.

モード2のときは、図13(b)に示すように、直流電源60の正極からトランジスタT3、リアクトル14a、スイッチング素子Q1nを通して交流負荷50の正極へ電流が流れる。また、交流負荷50の負極からリアクトル14b、トランジスタT6を通して直流電源60の負極へ電流が流れる。   In mode 2, as shown in FIG. 13B, a current flows from the positive electrode of the DC power supply 60 to the positive electrode of the AC load 50 through the transistor T3, the reactor 14a, and the switching element Q1n. Further, a current flows from the negative electrode of the AC load 50 to the negative electrode of the DC power source 60 through the reactor 14b and the transistor T6.

モード3のときは、図13(c)に示すように、リアクトル14a,14bに蓄えられたエネルギに基づいて、交流負荷50の負極からリアクトル14b、トランジスタT6、ダイオードD4、リアクトル14a、スイッチング素子Q1nを通して交流負荷50の正極へ電流が流れる。   In the mode 3, as shown in FIG. 13C, based on the energy stored in the reactors 14a and 14b, the reactor 14b, the transistor T6, the diode D4, the reactor 14a, and the switching element Q1n are switched from the negative electrode of the AC load 50. A current flows to the positive electrode of the AC load 50 through.

交流電圧Vac≧0のときは、スイッチング素子Q3が降圧回路のスイッチング素子として動作し、スイッチング素子Q2pが昇圧回路のスイッチング素子として動作する。   When AC voltage Vac ≧ 0, switching element Q3 operates as a switching element of the step-down circuit, and switching element Q2p operates as a switching element of the step-up circuit.

一方、交流電圧Vac<0のときの期間Bにおけるスイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1p,Q2n,Q5,Q4が、オン,オン,オン,オンのモード4、オン,オフ,オン,オンのモード5、オン,オフ,オフ,オンのモード6の3パターンある。   On the other hand, when the switching pattern in period B when AC voltage Vac <0 is examined in detail, switching elements Q1p, Q2n, Q5, and Q4 are on, on, on, on mode 4, on, off, on, on. There are three patterns: mode 5, mode 6, on, off, off, on.

モード4のときは、図14(a)に示すように、直流電源60の正極からトランジスタT5、リアクトル14b、スイッチング素子Q2n、リアクトル14a、トランジスタT4を通して直流電源60の負極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14a,14bのそれぞれにエネルギが蓄えられる。   In mode 4, as shown in FIG. 14A, current flows from the positive electrode of the DC power supply 60 to the negative electrode of the DC power supply 60 through the transistor T5, the reactor 14b, the switching element Q2n, the reactor 14a, and the transistor T4. At this time, energy is stored in each of the reactors 14a and 14b.

モード5のときは、図14(b)に示すように、直流電源60の正極からトランジスタT5、リアクトル14bを通して交流負荷50の負極へ電流が流れる。また、交流負荷50の正極からスイッチング素子Q1p、リアクトル14a、トランジスタT4を通して直流電源60の負極へ電流が流れる。   In mode 5, as shown in FIG. 14B, a current flows from the positive electrode of the DC power supply 60 to the negative electrode of the AC load 50 through the transistor T5 and the reactor 14b. Further, a current flows from the positive electrode of the AC load 50 to the negative electrode of the DC power source 60 through the switching element Q1p, the reactor 14a, and the transistor T4.

モード6のときは、図14(c)に示すように、リアクトル14a,14bに蓄えられたエネルギに基づいて、交流負荷50の正極からスイッチング素子Q1p、リアクトル14a、トランジスタT4、ダイオードD6、リアクトル14bを通して交流負荷50の負極へ電流が流れる。   In mode 6, as shown in FIG. 14C, based on the energy stored in the reactors 14a and 14b, the switching element Q1p, the reactor 14a, the transistor T4, the diode D6, and the reactor 14b are connected from the positive electrode of the AC load 50. The current flows to the negative electrode of the AC load 50 through.

交流電圧Vac<0のときは、スイッチング素子Q5が降圧回路のスイッチング素子として動作し、スイッチング素子Q2nが昇圧回路のスイッチング素子として動作する。   When AC voltage Vac <0, switching element Q5 operates as a switching element of the step-down circuit, and switching element Q2n operates as a switching element of the step-up circuit.

以上説明した第4実施形態によれば、以下の効果を奏する。   According to 4th Embodiment described above, there exist the following effects.

・直流電力を交流電力へ変換する際に、3つの素子が導通する。そのため、導通損を抑制することができる。よって、電力変換効率の向上とコストの低減とのを両立しつつ、直流から交流へ電力を変換することができる。   • When converting DC power to AC power, the three elements conduct. Therefore, conduction loss can be suppressed. Therefore, it is possible to convert power from direct current to alternating current while achieving both improvement in power conversion efficiency and reduction in cost.

・交流電圧Vac≧0のときは、トランジスタT3をスイッチングさせることにより降圧制御を実施できるとともに、スイッチング素子Q2pをスイッチングさせることにより昇圧制御を実施できる。また、交流電圧Vac<0のときは、トランジスタT5をスイッチングさせることにより降圧制御を実施できるとともに、スイッチング素子Q2nをスイッチングさせることにより昇圧制御を実施できる。   When AC voltage Vac ≧ 0, step-down control can be performed by switching transistor T3, and step-up control can be performed by switching switching element Q2p. When AC voltage Vac <0, step-down control can be performed by switching transistor T5, and step-up control can be performed by switching switching element Q2n.

・デューティ比DR8に、リアクトル電流制御をマイナーループに持つ、交流電圧のフィードバック制御に基づいて算出された値を適用することにより、常時PFC制御を実施できる。   -By applying the value calculated based on the feedback control of the AC voltage having the reactor current control in the minor loop to the duty ratio DR8, the PFC control can always be performed.

(第5実施形態)
第5実施形態に係る充電処理では、直流電圧Voの大きさが交流電圧Vacの大きさ|Vac|よりも小さい場合は昇圧制御を実施し、直流電圧Voの大きさが|Vac|よりも大きい場合は降圧制御を実施する。以下、第5実施形態にかかる放電処理について、図15〜17を参照して説明する。図15は図12に対応するタイムチャートである。図16(a),(b)は、交流電圧Vac≧0且つ|Vac|<Voのときの電流の流れを示す回路図であり、図16(c),(d)は、交流電圧Vac≧0且つ|Vac|≧Voのときの電流の流れを示す回路図である。図17(a),(b)は、交流電圧Vac<0且つ|Vac|<Voのときの電流の流れを示す回路図であり、図17(c),(d)は、交流電圧Vac<0且つ|Vac|≧Voのときの電流の流れを示す回路図である。
(Fifth embodiment)
In the charging process according to the fifth embodiment, when the magnitude of the DC voltage Vo is smaller than the magnitude | Vac | of the AC voltage Vac, boost control is performed, and the magnitude of the DC voltage Vo is larger than | Vac |. In this case, step-down control is performed. Hereinafter, the discharge process concerning 5th Embodiment is demonstrated with reference to FIGS. FIG. 15 is a time chart corresponding to FIG. FIGS. 16A and 16B are circuit diagrams showing the flow of current when the AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | <Vo, and FIGS. 16C and 16D show the AC voltage Vac ≧ 0. FIG. 6 is a circuit diagram showing a current flow when 0 and | Vac | ≧ Vo. FIGS. 17A and 17B are circuit diagrams showing the flow of current when the AC voltage Vac <0 and | Vac | <Vo. FIGS. 17C and 17D show the AC voltage Vac <0. FIG. 6 is a circuit diagram showing a current flow when 0 and | Vac | ≧ Vo.

図15に示すように、交流電圧Vac≧0の場合、スイッチング素子Q1n,Q6を常時オンにする。さらに、|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q2pをデューティ比DR9(第9デューティ比)でスイッチングさせるとともに、スイッチング素子Q3を常時オンにする。|Vac|<Voのときは、スイッチング素子Q3をデューティ比DR10(第10デューティ比)でスイッチングさせる。   As shown in FIG. 15, when AC voltage Vac ≧ 0, switching elements Q1n and Q6 are always turned on. Further, when | Vac | ≧ Vo, switching element Q2p is switched at duty ratio DR9 (9th duty ratio), and switching element Q3 is always turned on. When | Vac | <Vo, the switching element Q3 is switched at the duty ratio DR10 (10th duty ratio).

一方、交流電圧Vac<0の場合、スイッチング素子Q1p,Q4を常時オンにする。さらに、|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q2nをデューティ比DR9でスイッチングさせるとともに、スイッチング素子Q5を常時オンにする。|Vac|<Voのときは、スイッチング素子Q5をデューティ比DR10でスイッチングさせる。なお、デューティ比DR9及びDR10は、デューティ比DR8と同様に、リアクトル電流制御をマイナーループに持つ、交流電圧のフィードバック制御に基づいて算出される値である。   On the other hand, when AC voltage Vac <0, switching elements Q1p and Q4 are always turned on. Further, when | Vac | ≧ Vo, switching element Q2n is switched at duty ratio DR9, and switching element Q5 is always turned on. When | Vac | <Vo, switching element Q5 is switched at duty ratio DR10. The duty ratios DR9 and DR10 are values calculated based on the feedback control of the AC voltage having the reactor current control in the minor loop, similarly to the duty ratio DR8.

交流電圧Vac≧0且つ|Vac|<Voのときの期間Aにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1n,Q2p,Q3,Q6が、オン,オフ,オン,オンのモード1、オン,オフ,オフ,オンのモード2の2パターンある。   In the period A when the AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | <Vo, the switching pattern Q1n, Q2p, Q3, Q6 is turned on, off, on, on mode 1, on, off. , Off, on mode 2 patterns.

モード1のときは、図16(a)に示すように、直流電源60の正極からトランジスタT3、リアクトル14a、スイッチング素子Q1nを通して交流負荷50の正極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14aにエネルギが蓄えられる。また、交流負荷50の負極からリアクトル14b、トランジスタT6を通して直流電源60の負極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14bにエネルギが蓄えられる。   In mode 1, as shown in FIG. 16A, current flows from the positive electrode of the DC power supply 60 to the positive electrode of the AC load 50 through the transistor T3, the reactor 14a, and the switching element Q1n. At this time, energy is stored in the reactor 14a. Further, a current flows from the negative electrode of the AC load 50 to the negative electrode of the DC power source 60 through the reactor 14b and the transistor T6. At this time, energy is stored in the reactor 14b.

モード2のときは、図16(b)に示すように、リアクトル14a,14bに蓄えられたエネルギに基づいて、交流負荷50の負極からリアクトル14b、トランジスタT6、ダイオードD4、リアクトル14a、スイッチング素子Q1nを通して交流負荷50の正極へ電流が流れる。   In the mode 2, as shown in FIG. 16B, based on the energy stored in the reactors 14a and 14b, the reactor 14b, the transistor T6, the diode D4, the reactor 14a, and the switching element Q1n are switched from the negative electrode of the AC load 50. A current flows to the positive electrode of the AC load 50 through.

交流電圧Vac≧0且つ|Vac|≧Voのときの期間Bにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1n,Q2p,Q3,Q6が、オン,オン,オン,オンのモード3、オン,オフ,オン,オンのモード4の2パターンある。   In the period B when the AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | ≧ Vo, the switching pattern Q1n, Q2p, Q3, Q6 is turned on, on, on, on mode 3, on, off. , ON, ON mode 4 patterns.

モード3のときは、図16(c)に示すように、直流電源60の正極からトランジスタT3、リアクトル14a、スイッチング素子Q2p、リアクトル14b、トランジスタT6を通して直流電源60の負極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14a,14bのそれぞれにエネルギが蓄えられる。   In mode 3, as shown in FIG. 16C, a current flows from the positive electrode of the DC power supply 60 to the negative electrode of the DC power supply 60 through the transistor T3, the reactor 14a, the switching element Q2p, the reactor 14b, and the transistor T6. At this time, energy is stored in each of the reactors 14a and 14b.

モード4のときは、図16(d)に示すように、リアクトル14aに蓄えられたエネルギに基づいて、直流電源60の正極からトランジスタT3、リアクトル14a、スイッチング素子Q1nを通して交流負荷50の正極へ電流が流れる。また、リアクトル14bに蓄えられたエネルギに基づいて、交流負荷50の負極からリアクトル14b、トランジスタT6を通して直流電源60の負極へ電流が流れる。   In mode 4, as shown in FIG. 16D, based on the energy stored in the reactor 14a, current flows from the positive electrode of the DC power supply 60 to the positive electrode of the AC load 50 through the transistor T3, the reactor 14a, and the switching element Q1n. Flows. Further, based on the energy stored in the reactor 14b, a current flows from the negative electrode of the AC load 50 to the negative electrode of the DC power supply 60 through the reactor 14b and the transistor T6.

交流電圧Vac≧0且つ|Vac|<Voのときは、スイッチング素子Q3が降圧回路のスイッチング素子として動作し、交流電圧Vac≧0且つ|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q2pが昇圧PFC回路のスイッチング素子として動作する。   When AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | <Vo, switching element Q3 operates as a switching element of the step-down circuit. When AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | ≧ Vo, switching element Q2p is a boost PFC circuit. It operates as a switching element.

また、交流電圧Va<0且つ|Vac|<Voのときの期間Cにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1p,Q2n,Q5,Q4が、オン,オフ,オン,オンのモード5、オン,オフ,オフ,オンのモード6の2パターンある。   Further, in the period C when the AC voltage Va <0 and | Vac | <Vo, the switching patterns Q1p, Q2n, Q5, and Q4 are turned on, off, on, on mode 5 and on. , Off, off, on mode 2 patterns.

モード5のときは、図17(a)に示すように、直流電源60の正極からトランジスタT5、リアクトル14bを通して交流負荷50の負極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14bにエネルギが蓄えられる。また、交流負荷50の正極からスイッチング素子Q1p、リアクトル14a、トランジスタT4を通して直流電源60の負極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14aにエネルギが蓄えられる。   In mode 5, as shown in FIG. 17A, current flows from the positive electrode of the DC power supply 60 to the negative electrode of the AC load 50 through the transistor T5 and the reactor 14b. At this time, energy is stored in the reactor 14b. Further, a current flows from the positive electrode of the AC load 50 to the negative electrode of the DC power source 60 through the switching element Q1p, the reactor 14a, and the transistor T4. At this time, energy is stored in the reactor 14a.

モード6のときは、図17(b)に示すように、リアクトル14a,14bに蓄えられたエネルギに基づいて、交流負荷50の正極からスイッチング素子Q1p、リアクトル14a、トランジスタT4、ダイオードD6、リアクトル14bを通して交流負荷50の負極へ電流が流れる。   In the mode 6, as shown in FIG. 17B, based on the energy stored in the reactors 14a and 14b, the switching element Q1p, the reactor 14a, the transistor T4, the diode D6, and the reactor 14b are connected from the positive electrode of the AC load 50. The current flows to the negative electrode of the AC load 50 through.

交流電圧Va<0且つ|Vac|≧Voのときの期間Dにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1p,Q2n,Q5,Q4が、オン,オン,オン,オンのモード7、オン,オフ,オン,オンのモード8の2パターンある。   In the period D when the AC voltage Va <0 and | Vac | ≧ Vo, the switching pattern Q1p, Q2n, Q5, Q4 is turned on, on, on, on mode 7, on, off. There are two patterns of mode 8 of ON, ON.

モード7のときは、図17(c)に示すように、直流電源60の正極からトランジスタT5、リアクトル14b、スイッチング素子Q2n、リアクトル14a、トランジスタT4を通して直流電源60の負極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14a,14bのそれぞれにエネルギが蓄えられる。   In mode 7, as shown in FIG. 17C, a current flows from the positive electrode of the DC power supply 60 to the negative electrode of the DC power supply 60 through the transistor T5, the reactor 14b, the switching element Q2n, the reactor 14a, and the transistor T4. At this time, energy is stored in each of the reactors 14a and 14b.

モード8のときは、図17(d)に示すように、リアクトル14bに蓄えられたエネルギに基づいて、直流電源60の正極からトランジスタT5、リアクトル14bを通して交流負荷50の負極へ電流が流れる。また、リアクトル14aに蓄えられたエネルギに基づいて、交流負荷50の正極からスイッチング素子Q1p、リアクトル14a、トランジスタT4を通して直流電源60の負極へ電流が流れる。   In mode 8, as shown in FIG. 17D, current flows from the positive electrode of the DC power supply 60 to the negative electrode of the AC load 50 through the transistor T5 and the reactor 14b based on the energy stored in the reactor 14b. Further, based on the energy stored in the reactor 14a, a current flows from the positive electrode of the AC load 50 to the negative electrode of the DC power supply 60 through the switching element Q1p, the reactor 14a, and the transistor T4.

交流電圧Vac<0且つ|Vac|<Voのときは、スイッチング素子Q5が降圧回路のスイッチング素子として動作し、交流電圧Vac<0且つ|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q2nが昇圧PFC回路のスイッチング素子として動作する。   When AC voltage Vac <0 and | Vac | <Vo, switching element Q5 operates as a switching element of the step-down circuit, and when AC voltage Vac <0 and | Vac | ≧ Vo, switching element Q2n is a boost PFC circuit. It operates as a switching element.

以上説明した第5実施形態によれば、以下の効果を奏する。   According to 5th Embodiment described above, there exist the following effects.

・直流電力を交流電力へ変換する際に、3つの素子が導通する。そのため、導通損を抑制することができる。よって、電力変換効率の向上とコストの低減とのを両立しつつ、直流から交流へ電力を変換することができる。   • When converting DC power to AC power, the three elements conduct. Therefore, conduction loss can be suppressed. Therefore, it is possible to convert power from direct current to alternating current while achieving both improvement in power conversion efficiency and reduction in cost.

・交流電圧Vac≧0且つ|Vac|<Voのときは、トランジスタT3をスイッチングさせることにより降圧制御を実施できる。交流電圧Vac≧0且つ|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q2pをスイッチングさせることにより昇圧制御を実施できる。交流電圧Vac<0且つ|Vac|<Voのときは、トランジスタT5をスイッチングさせることにより降圧制御を実施できる。交流電圧Vac<0且つ|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q2nをスイッチングさせることにより昇圧制御を実施できる。   When the AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | <Vo, the step-down control can be performed by switching the transistor T3. When the AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | ≧ Vo, the boost control can be performed by switching the switching element Q2p. When the AC voltage Vac <0 and | Vac | <Vo, step-down control can be performed by switching the transistor T5. When AC voltage Vac <0 and | Vac | ≧ Vo, step-up control can be performed by switching switching element Q2n.

・デューティ比DR9及びDR10に、リアクトル電流制御をマイナーループに持つ、交流電圧のフィードバック制御に基づいて算出された値を適用することにより、常時PFC制御を実施できる。   By applying a value calculated based on the feedback control of the AC voltage having the reactor current control in the minor loop to the duty ratios DR9 and DR10, the PFC control can always be performed.

(第6実施形態)
第6実施形態に係る放電処理では、直流電圧Voの大きさが交流電圧Vacの大きさ|Vac|よりも大きい場合は昇圧制御を停止し、降圧制御は常時実施する。以下、第6実施形態にかかる放電処理について、図18〜20を参照して説明する。図18は図12に対応するタイムチャートである。図19(a)〜(c)は、交流電圧Vac≧0のときの電流の流れを示す回路図である。図20(a)〜(c)は、交流電圧Vac<0のときの電流の流れを示す回路図である。
(Sixth embodiment)
In the discharge processing according to the sixth embodiment, when the magnitude of the DC voltage Vo is larger than the magnitude | Vac | of the AC voltage Vac, the boost control is stopped and the buck control is always performed. Hereinafter, the discharge process concerning 6th Embodiment is demonstrated with reference to FIGS. FIG. 18 is a time chart corresponding to FIG. FIGS. 19A to 19C are circuit diagrams illustrating the flow of current when the AC voltage Vac ≧ 0. 20A to 20C are circuit diagrams showing the flow of current when the AC voltage Vac <0.

図18に示すように、交流電圧Vac≧0の場合、スイッチング素子Q1n,Q6を常時オンにする。さらに、|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q2pをデューティ比DR11(第11デューティ比)でスイッチングさせるとともに、スイッチング素子Q3をデューティ比DR12(第12デューティ比)でスイッチングさせる。|Vac|<Voのときは、スイッチング素子Q3をデューティ比DR12でスイッチングさせる。   As shown in FIG. 18, when AC voltage Vac ≧ 0, switching elements Q1n and Q6 are always turned on. Further, when | Vac | ≧ Vo, the switching element Q2p is switched at the duty ratio DR11 (11th duty ratio), and the switching element Q3 is switched at the duty ratio DR12 (12th duty ratio). When | Vac | <Vo, switching element Q3 is switched at duty ratio DR12.

一方、交流電圧Vac<0の場合、スイッチング素子Q1p,Q4を常時オンにする。さらに、|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q2nをデューティ比DR11でスイッチングさせるとともに、スイッチング素子Q5をデューティ比DR12でスイッチングさせる。|Vac|<Voのときは、スイッチング素子Q5をデューティ比DR12でスイッチングさせる。   On the other hand, when AC voltage Vac <0, switching elements Q1p and Q4 are always turned on. Further, when | Vac | ≧ Vo, switching element Q2n is switched at duty ratio DR11 and switching element Q5 is switched at duty ratio DR12. When | Vac | <Vo, switching element Q5 is switched at duty ratio DR12.

デューティ比DR11は、|Vac*|≧k×Vo(0.9≦k≦1.0)のときは、1−(k×Vo)/|Vac*|と設定され、|Vac*|<k×Voのときは、1.0(100%)と設定される。また、デューティ比DR12は、デューティ比DR8と同様に、リアクトル電流制御をマイナーループに持つ、交流電圧のフィードバック制御に基づいて算出される値である。   The duty ratio DR11 is set to 1− (k × Vo) / | Vac * | when | Vac * | ≧ k × Vo (0.9 ≦ k ≦ 1.0), and | Vac * | <k When xVo, 1.0 (100%) is set. Similarly to the duty ratio DR8, the duty ratio DR12 is a value calculated based on AC voltage feedback control having reactor current control in a minor loop.

交流電圧Vac≧0且つ|Vac|<Voのときの期間Aにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1n,Q2p,Q3,Q6が、オン,オフ,オン,オンのモード1、オン,オフ,オフ,オンのモード2の2パターンある。   In the period A when the AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | <Vo, the switching pattern Q1n, Q2p, Q3, Q6 is turned on, off, on, on mode 1, on, off. , Off, on mode 2 patterns.

モード1のときは、図19(a)に示すように、直流電源60の正極からトランジスタT3、リアクトル14a、スイッチング素子Q1nを通して交流負荷50の正極へ電流が流れる。また、交流負荷50の負極からリアクトル14b、トランジスタT6を通して直流電源60の負極へ電流が流れる。   In mode 1, as shown in FIG. 19A, a current flows from the positive electrode of the DC power supply 60 to the positive electrode of the AC load 50 through the transistor T3, the reactor 14a, and the switching element Q1n. Further, a current flows from the negative electrode of the AC load 50 to the negative electrode of the DC power source 60 through the reactor 14b and the transistor T6.

モード2のときは、図19(b)に示すように、リアクトル14a,14bに蓄えられたエネルギに基づいて、交流負荷50の負極からリアクトル14b、トランジスタT6、ダイオードD4、リアクトル14a、スイッチング素子Q1nを通して交流負荷50の正極へ電流が流れる。   In the mode 2, as shown in FIG. 19B, based on the energy stored in the reactors 14a and 14b, the reactor 14b, the transistor T6, the diode D4, the reactor 14a, and the switching element Q1n are switched from the negative electrode of the AC load 50. A current flows to the positive electrode of the AC load 50 through.

交流電圧Vac≧0且つ|Vac|≧Voのときの期間Bにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1n,Q2p,Q3,Q6が、オン,オン,オン,オンのモード3、オン,オフ,オン,オンのモード1、オン,オフ,オフ,オンのモード2の3パターンある。モード1及びモード2は、期間Aのモード1及びモード2と同じである。   In the period B when the AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | ≧ Vo, the switching pattern Q1n, Q2p, Q3, Q6 is turned on, on, on, on mode 3, on, off. , On, on mode 1 and on, off, off, on mode 2. Mode 1 and mode 2 are the same as mode 1 and mode 2 of period A.

モード3のときは、図19(c)に示すように、直流電源60の正極からトランジスタT3、リアクトル14a、スイッチング素子Q2p、リアクトル14b、トランジスタT6を通して直流電源60の負極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14a,14bのそれぞれにエネルギが蓄えられる。   In mode 3, as shown in FIG. 19C, a current flows from the positive electrode of the DC power supply 60 to the negative electrode of the DC power supply 60 through the transistor T3, the reactor 14a, the switching element Q2p, the reactor 14b, and the transistor T6. At this time, energy is stored in each of the reactors 14a and 14b.

交流電圧Vac≧0のときは、スイッチング素子Q3が降圧回路のスイッチング素子として動作し、交流電圧Vac≧0且つ|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q2pが昇圧回路のスイッチング素子として動作する。   When AC voltage Vac ≧ 0, switching element Q3 operates as a switching element of the step-down circuit, and when AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | ≧ Vo, switching element Q2p operates as a switching element of the boosting circuit.

また、交流電圧Va<0且つ|Vac|<Voのときの期間Cにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1p,Q2n,Q5,Q4が、オン,オフ,オン,オンのモード4、オン,オフ,オフ,オンのモード5の2パターンある。   Further, in the period C when the AC voltage Va <0 and | Vac | <Vo, when the switching pattern is examined in detail, the switching elements Q1p, Q2n, Q5, Q4 are turned on, off, on, on mode 4, on , OFF, OFF, ON mode 5 patterns.

モード4のときは、図20(a)に示すように、直流電源60の正極からトランジスタT5、リアクトル14bを通して交流負荷50の負極へ電流が流れる。また、交流負荷50の正極からスイッチング素子Q1p、リアクトル14a、トランジスタT4を通して直流電源60の負極へ電流が流れる。   In mode 4, as shown in FIG. 20A, a current flows from the positive electrode of the DC power supply 60 to the negative electrode of the AC load 50 through the transistor T5 and the reactor 14b. Further, a current flows from the positive electrode of the AC load 50 to the negative electrode of the DC power source 60 through the switching element Q1p, the reactor 14a, and the transistor T4.

モード5のときは、図20(b)に示すように、リアクトル14a,14bに蓄えられたエネルギに基づいて、交流負荷50の正極からスイッチング素子Q1p、リアクトル14a、トランジスタT4、ダイオードD6、リアクトル14bを通して交流負荷50の負極へ電流が流れる。   In the mode 5, as shown in FIG. 20B, based on the energy stored in the reactors 14a and 14b, the switching element Q1p, the reactor 14a, the transistor T4, the diode D6, and the reactor 14b are connected from the positive electrode of the AC load 50. The current flows to the negative electrode of the AC load 50 through.

交流電圧Va<0且つ|Vac|≧Voのときの期間Dにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1p,Q2n,Q5,Q4が、オン,オン,オン,オンのモード6、オン,オフ,オン,オンのモード4、オン,オフ,オフ,オンのモード5の3パターンある。モード4及びモード5は、期間Cのモード4及びモード5と同じである。   In the period D when the AC voltage Va <0 and | Vac | ≧ Vo, the switching pattern Q1p, Q2n, Q5, Q4 is in the on, on, on, on mode 6, on, off. , On, on mode 4 and on, off, off, on mode 5. Mode 4 and mode 5 are the same as mode 4 and mode 5 in period C.

モード6のときは、図20(c)に示すように、直流電源60の正極からトランジスタT5、リアクトル14b、スイッチング素子Q2n、リアクトル14a、トランジスタT4を通して直流電源60の負極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14a,14bのそれぞれにエネルギが蓄えられる。   In mode 6, as shown in FIG. 20C, a current flows from the positive electrode of the DC power supply 60 to the negative electrode of the DC power supply 60 through the transistor T5, the reactor 14b, the switching element Q2n, the reactor 14a, and the transistor T4. At this time, energy is stored in each of the reactors 14a and 14b.

交流電圧Vac<0のときは、スイッチング素子Q5が降圧回路のスイッチング素子として動作し、交流電圧Vac<0且つ|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q2nが昇圧回路のスイッチング素子として動作する。   When AC voltage Vac <0, switching element Q5 operates as a switching element of the step-down circuit, and when AC voltage Vac <0 and | Vac | ≧ Vo, switching element Q2n operates as a switching element of the booster circuit.

以上説明した第6実施形態によれば、以下の効果を奏する。   According to the sixth embodiment described above, the following effects are obtained.

・直流電力を交流電力へ変換する際に、3つの素子が導通する。そのため、導通損を抑制することができる。よって、電力変換効率の向上とコストの低減とのを両立しつつ、直流から交流へ電力を変換することができる。   • When converting DC power to AC power, the three elements conduct. Therefore, conduction loss can be suppressed. Therefore, it is possible to convert power from direct current to alternating current while achieving both improvement in power conversion efficiency and reduction in cost.

・交流電圧Vac≧0のときは、トランジスタT3をスイッチングさせることにより降圧制御を実施できる。交流電圧Vac≧0且つ|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q2pをスイッチングさせることにより昇圧制御を実施できる。交流電圧Vac<0のときは、トランジスタT5をスイッチングさせることにより降圧制御を実施できる。交流電圧Vac<0且つ|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q2nをスイッチングさせることにより昇圧制御を実施できる。   When the AC voltage Vac ≧ 0, the step-down control can be performed by switching the transistor T3. When the AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | ≧ Vo, the boost control can be performed by switching the switching element Q2p. When AC voltage Vac <0, step-down control can be performed by switching transistor T5. When AC voltage Vac <0 and | Vac | ≧ Vo, step-up control can be performed by switching switching element Q2n.

・デューティ比DR12に、リアクトル電流制御をマイナーループに持つ、交流電圧のフィードバック制御に基づいて算出された値を適用することにより、常時PFC制御を実施できる。   -By applying the value calculated based on the feedback control of the AC voltage having the reactor current control in the minor loop to the duty ratio DR12, the PFC control can always be performed.

(第7実施形態)
第7実施形態では、充電処理において、交流電圧Vac≧0のときは、スイッチング素子Q3,Q6により同期整流を行い、交流電圧Vac<0のときは、スイッチング素子Q4,Q5により同期整流を行う。以下、第7実施形態について、図21〜23を参照して、第1実施形態と異なる点について説明する。図21は図2に対応するタイムチャートである。図22(a)〜(c)は、図3(a)〜(c)に対応する回路図である。図23(a)〜(c)は、図4(a)〜(c)に対応する回路図である。
(Seventh embodiment)
In the seventh embodiment, in the charging process, synchronous rectification is performed by the switching elements Q3 and Q6 when the AC voltage Vac ≧ 0, and synchronous rectification is performed by the switching elements Q4 and Q5 when the AC voltage Vac <0. Hereinafter, the seventh embodiment will be described with respect to differences from the first embodiment with reference to FIGS. FIG. 21 is a time chart corresponding to FIG. 22A to 22C are circuit diagrams corresponding to FIGS. 3A to 3C. FIGS. 23A to 23C are circuit diagrams corresponding to FIGS. 4A to 4C.

交流電圧Vac≧0のときは、図22(a)〜(c)に示すように、図3(a)〜(c)においてダイオードD3,D6がオンするときに、トランジスタT3,T6をそれぞれオンにする。一般に、ダイオードD3,D6の導通損よりも、トランジスタT3,T6の導通損の方が少ない。   When the AC voltage Vac ≧ 0, as shown in FIGS. 22A to 22C, when the diodes D3 and D6 are turned on in FIGS. 3A to 3C, the transistors T3 and T6 are turned on, respectively. To. In general, the conduction losses of the transistors T3 and T6 are smaller than the conduction losses of the diodes D3 and D6.

また、交流電圧Vac<0のときは、図23(a)〜(c)に示すように、図4(a)〜(c)においてダイオードD4,D5がオンするときに、トランジスタT4,T5をそれぞれオンにする。一般に、ダイオードD4,D5の導通損よりも、トランジスタT4,T5の導通損の方が少ない。したがって、第7実施形態によれば、第1実施形態よりも更に導通損を抑制することができる。   When the AC voltage Vac <0, as shown in FIGS. 23A to 23C, the transistors T4 and T5 are turned on when the diodes D4 and D5 are turned on in FIGS. Turn on each one. In general, the conduction losses of the transistors T4 and T5 are smaller than the conduction losses of the diodes D4 and D5. Therefore, according to the seventh embodiment, the conduction loss can be further suppressed as compared with the first embodiment.

(第8実施形態)
第8実施形態も、第7実施形態と同様に、充電処理において、交流電圧Vac≧0のときは、スイッチング素子Q3,Q6により同期整流を行い、交流電圧Vac<0のときは、スイッチング素子Q4,Q5により同期整流を行う。以下、第8実施形態について、図24〜26を参照して、第2実施形態と異なる点について説明する。図24は図5に対応するタイムチャートである。図25(a)〜(d)は、図6(a)〜(d)に対応する回路図である。図26(a)〜(d)は、図7(a)〜(d)に対応する回路図である。
(Eighth embodiment)
Similarly to the seventh embodiment, in the charging process, the eighth embodiment performs synchronous rectification by the switching elements Q3 and Q6 when the alternating voltage Vac ≧ 0, and the switching element Q4 when the alternating voltage Vac <0. , Q5 performs synchronous rectification. Hereinafter, the eighth embodiment will be described with respect to differences from the second embodiment with reference to FIGS. FIG. 24 is a time chart corresponding to FIG. 25 (a) to 25 (d) are circuit diagrams corresponding to FIGS. 6 (a) to 6 (d). 26 (a) to (d) are circuit diagrams corresponding to FIGS. 7 (a) to (d).

交流電圧Vac≧0のときは、図25(a)〜(d)に示すように、図6(a)〜(d)においてダイオードD3,D6がオンするときに、トランジスタT3,T6をそれぞれオンにする。また、交流電圧Vac<0のときは、図26(a)〜(d)に示すように、図7(a)〜(d)においてダイオードD4,D5がオンするときに、トランジスタT4,T5をそれぞれオンにする。よって、第8実施形態によれば、第2実施形態よりも更に導通損を抑制することができる。   When AC voltage Vac ≧ 0, as shown in FIGS. 25A to 25D, when diodes D3 and D6 are turned on in FIGS. 6A to 6D, transistors T3 and T6 are turned on, respectively. To. When the AC voltage Vac <0, as shown in FIGS. 26A to 26D, the transistors T4 and T5 are turned on when the diodes D4 and D5 are turned on in FIGS. Turn on each one. Therefore, according to the eighth embodiment, the conduction loss can be further suppressed than in the second embodiment.

(第9実施形態)
第9実施形態も、第7実施形態と同様に、充電処理において、交流電圧Vac≧0のときは、スイッチング素子Q3,Q6により同期整流を行い、交流電圧Vac<0のときは、スイッチング素子Q4,Q5により同期整流を行う。以下、第9実施形態について、図27〜29を参照して、第3実施形態と異なる点について説明する。図27は図8に対応するタイムチャートである。図28(a)〜(c)は、図9(a)〜(c)に対応する回路図である。図29(a)〜(c)は、図10(a)〜(c)に対応する回路図である。
(Ninth embodiment)
Similarly to the seventh embodiment, in the charging process, the ninth embodiment performs synchronous rectification by the switching elements Q3 and Q6 when the AC voltage Vac ≧ 0, and the switching element Q4 when the AC voltage Vac <0. , Q5 performs synchronous rectification. Hereinafter, the ninth embodiment will be described with respect to differences from the third embodiment with reference to FIGS. FIG. 27 is a time chart corresponding to FIG. FIGS. 28A to 28C are circuit diagrams corresponding to FIGS. 9A to 9C. 29A to 29C are circuit diagrams corresponding to FIGS. 10A to 10C.

交流電圧Vac≧0のときは、図28(a)〜(c)に示すように、図9(a)〜(c)においてダイオードD3,D6がオンするときに、トランジスタT3,T6をそれぞれオンにする。また、交流電圧Vac<0のときは、図29(a)〜(c)に示すように、図10(a)〜(c)においてダイオードD4,D5がオンするときに、トランジスタT4,T5をそれぞれオンにする。よって、第9実施形態によれば、第3実施形態よりも更に導通損を抑制することができる。   When AC voltage Vac ≧ 0, as shown in FIGS. 28A to 28C, when diodes D3 and D6 are turned on in FIGS. 9A to 9C, transistors T3 and T6 are turned on, respectively. To. When the AC voltage Vac <0, as shown in FIGS. 29A to 29C, when the diodes D4 and D5 are turned on in FIGS. 10A to 10C, the transistors T4 and T5 are turned on. Turn on each one. Therefore, according to the ninth embodiment, the conduction loss can be further suppressed as compared with the third embodiment.

(第10実施形態)
第10実施形態では、充電処理を行う。以下、図30〜32を参照して、第1実施形態と異なる点について説明する。図30は図2に対応するタイムチャートである。図31(a)〜(c)は、図3(a)〜(c)に対応する回路図である。図32(a)〜(c)は、図4(a)〜(c)に対応する回路図である。本実施形態では、交流電圧Vac≧0のとき、トランジスタT3,T6が整流を行い、交流電圧Vac<0のとき、トランジスタT4,T5が整流を行う。また、交流電圧Vac<0のとき、第1実施形態ではスイッチング素子Q6をスイッチングさせたが、本実施形態ではスイッチング素子Q3をスイッチングさせる。
(10th Embodiment)
In the tenth embodiment, a charging process is performed. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 30 is a time chart corresponding to FIG. 31 (a) to 31 (c) are circuit diagrams corresponding to FIGS. 3 (a) to 3 (c). 32 (a) to 32 (c) are circuit diagrams corresponding to FIGS. 4 (a) to 4 (c). In this embodiment, when the AC voltage Vac ≧ 0, the transistors T3 and T6 perform rectification, and when the AC voltage Vac <0, the transistors T4 and T5 perform rectification. Further, when the alternating voltage Vac <0, the switching element Q6 is switched in the first embodiment, but the switching element Q3 is switched in the present embodiment.

図30に示すように、スイッチング素子Q1p,Q1n,Q2p,Q2nのスイッチングパターンは、第1実施形態と同様である。交流電圧Vac≧0の場合、スイッチング素子Q2n,Q6を常時オンにする。さらに、スイッチング素子Q4をデューティ比DR2でスイッチングさせるとともに、スイッチング素子Q3をスイッチング素子Q4に対して反転スイッチングさせる。すなわち、スイッチング素子Q4がオンのときに、スイッチング素子Q3をオフにし、スイッチング素子Q4がオフのときに、スイッチング素子Q3をオンにする。一方、交流電圧Vac<0の場合、スイッチング素子Q2p,Q5を常時オンにする。さらに、スイッチング素子Q3をデューティ比DR2でスイッチングさせるとともに、スイッチング素子Q4をスイッチング素子Q3に対して反転スイッチングさせる。   As shown in FIG. 30, the switching patterns of the switching elements Q1p, Q1n, Q2p, Q2n are the same as in the first embodiment. When AC voltage Vac ≧ 0, switching elements Q2n and Q6 are always turned on. Further, the switching element Q4 is switched at the duty ratio DR2, and the switching element Q3 is inverted and switched with respect to the switching element Q4. That is, the switching element Q3 is turned off when the switching element Q4 is on, and the switching element Q3 is turned on when the switching element Q4 is off. On the other hand, when AC voltage Vac <0, switching elements Q2p and Q5 are always turned on. Further, the switching element Q3 is switched at the duty ratio DR2, and the switching element Q4 is inverted and switched with respect to the switching element Q3.

交流電圧Vac≧0のときの期間Aにおけるスイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1p,Q2n,Q3,Q4が、オフ,オン,オン、オフのモード1、オン,オン,オン,オフのモード2、オン,オン,オフ,オンのモード3の3パターンある。   When the switching pattern in the period A when the AC voltage Vac ≧ 0 is examined in detail, the switching elements Q1p, Q2n, Q3, Q4 are off, on, on, off mode 1, on, on, on, off mode 2. There are 3 patterns of mode 3, ON, ON, OFF, ON.

モード1のときは、図31(a)に示すように、リアクトル14a,14bに蓄えられたエネルギに基づいて、直流負荷20の負極からトランジスタT6、リアクトル14b、スイッチング素子Q2n、リアクトル14a、トランジスタT3を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。   In the mode 1, as shown in FIG. 31 (a), based on the energy stored in the reactors 14a and 14b, the transistor T6, the reactor 14b, the switching element Q2n, the reactor 14a, the transistor T3 from the negative electrode of the DC load 20 are used. The current flows to the positive electrode of the DC load 20 through the DC load 20, and the DC load 20 is charged.

モード2のときは、図31(b)に示すように、直流負荷20の負極からトランジスタT6、リアクトル14bを通して交流電源10の負極へ電流が流れる。また、交流電源10の正極からスイッチング素子Q1p、リアクトル14a、トランジスタT3を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。   In mode 2, as shown in FIG. 31B, current flows from the negative electrode of the DC load 20 to the negative electrode of the AC power supply 10 through the transistor T6 and the reactor 14b. In addition, a current flows from the positive electrode of the AC power supply 10 to the positive electrode of the DC load 20 through the switching element Q1p, the reactor 14a, and the transistor T3, and the DC load 20 is charged.

モード3のときは、図31(c)に示すように、交流電源10の正極から、スイッチング素子Q1p、リアクトル14a、トランジスタT4、トランジスタT6、リアクトル14bを通して交流電源10の負極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14a,14bのそれぞれにエネルギが蓄えられる。   In mode 3, as shown in FIG. 31 (c), current flows from the positive electrode of the AC power supply 10 to the negative electrode of the AC power supply 10 through the switching element Q1p, the reactor 14a, the transistor T4, the transistor T6, and the reactor 14b. At this time, energy is stored in each of the reactors 14a and 14b.

一方、交流電圧Vac<0のときの期間Bにおけるスイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1n,Q2p,Q3,Q4が、オフ,オン,オフ,オンのモード4、オン,オン,オフ,オンのモード5、オン,オン,オン,オフのモード6の3パターンある。   On the other hand, when the switching pattern in the period B when the AC voltage Vac <0 is examined in detail, the switching elements Q1n, Q2p, Q3, Q4 are turned on, on, off, on mode 4, on, on, off, on There are three patterns: mode 5, mode 6, on, on, on, off.

モード4のときは、図32(a)に示すように、リアクトル14a,14bに蓄えられたエネルギに基づいて、直流負荷20の負極からトランジスタT4、リアクトル14a、スイッチング素子Q2p、リアクトル14b、トランジスタT5を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。   In mode 4, as shown in FIG. 32A, based on the energy stored in the reactors 14a and 14b, from the negative electrode of the DC load 20, the transistor T4, the reactor 14a, the switching element Q2p, the reactor 14b, and the transistor T5 The current flows to the positive electrode of the DC load 20 through the DC load 20, and the DC load 20 is charged.

モード5のときは、図32(b)に示すように、直流負荷20の負極からトランジスタT4、リアクトル14a、スイッチング素子Q1nを通して交流電源10の正極へ電流が流れる。また、交流電源10の負極からリアクトル14b、トランジスタT5を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。   In mode 5, as shown in FIG. 32 (b), a current flows from the negative electrode of the DC load 20 to the positive electrode of the AC power supply 10 through the transistor T4, the reactor 14a, and the switching element Q1n. Further, a current flows from the negative electrode of the AC power supply 10 to the positive electrode of the DC load 20 through the reactor 14b and the transistor T5, and the DC load 20 is charged.

モード6のときは、図32(c)に示すように、交流電源10の負極から、リアクトル14b、トランジスタT5、トランジスタT3、リアクトル14a、スイッチング素子Q1nを通して交流電源10の正極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14a,14bのそれぞれにエネルギが蓄えられる。   In mode 6, as shown in FIG. 32 (c), a current flows from the negative electrode of the AC power supply 10 to the positive electrode of the AC power supply 10 through the reactor 14b, the transistor T5, the transistor T3, the reactor 14a, and the switching element Q1n. At this time, energy is stored in each of the reactors 14a and 14b.

よって、第10実施形態によれば、交流電圧Vac≧0のときは、スイッチング素子Q1pをスイッチングさせることにより降圧制御を実施できるとともに、トランジスタT4をスイッチングさせることにより昇圧制御を実施できる。また、交流電圧Vac<0のときは、スイッチング素子Q1nをスイッチングさせることにより降圧制御を実施できるとともに、トランジスタT3をスイッチングさせることにより昇圧制御を実施できる。   Therefore, according to the tenth embodiment, when the AC voltage Vac ≧ 0, step-down control can be performed by switching the switching element Q1p, and step-up control can be performed by switching the transistor T4. When AC voltage Vac <0, step-down control can be performed by switching switching element Q1n, and step-up control can be performed by switching transistor T3.

(第11実施形態)
第11実施形態では、充電処理を行う。以下、図33〜35を参照して、第2実施形態と異なる点について説明する。図33は図5に対応するタイムチャートである。図34(a)〜(d)は、図6(a)〜(d)に対応する回路図である。図35(a)〜(d)は、図7(a)〜(d)に対応する回路図である。本実施形態では、交流電圧Vac≧0のとき、トランジスタT3,T6が整流を行い、交流電圧Vac<0のとき、トランジスタT4,T5が整流を行う。また、交流電圧Va<0且つ|Vac|<Voのとき、第2実施形態ではスイッチング素子Q6をスイッチングさせたが、本実施形態ではスイッチング素子Q3をスイッチングさせる。
(Eleventh embodiment)
In the eleventh embodiment, a charging process is performed. Hereinafter, with reference to FIGS. 33 to 35, differences from the second embodiment will be described. FIG. 33 is a time chart corresponding to FIG. 34 (a) to (d) are circuit diagrams corresponding to FIGS. 6 (a) to (d). 35 (a) to 35 (d) are circuit diagrams corresponding to FIGS. 7 (a) to 7 (d). In this embodiment, when the AC voltage Vac ≧ 0, the transistors T3 and T6 perform rectification, and when the AC voltage Vac <0, the transistors T4 and T5 perform rectification. Further, when the AC voltage Va <0 and | Vac | <Vo, the switching element Q6 is switched in the second embodiment, but the switching element Q3 is switched in the present embodiment.

図33に示すように、スイッチング素子Q1p,Q1n,Q2p,Q2nのスイッチングパターンは、第2実施形態と同様である。交流電圧Vac≧0の場合、スイッチング素子Q2n,Q6を常時オンにする。さらに、|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q1pをデューティ比DR3でスイッチングさせ、且つスイッチング素子Q3を常時オンにする。また、|Vac|<Voのときは、スイッチング素子Q1pを常時オンにするとともに、スイッチング素子Q4をデューティ比DR4でスイッチングさせ、且つスイッチング素子Q3をスイッチング素子Q4に対して反転スイッチングさせる。   As shown in FIG. 33, the switching patterns of the switching elements Q1p, Q1n, Q2p, Q2n are the same as those in the second embodiment. When AC voltage Vac ≧ 0, switching elements Q2n and Q6 are always turned on. Further, when | Vac | ≧ Vo, switching element Q1p is switched at duty ratio DR3, and switching element Q3 is always turned on. When | Vac | <Vo, the switching element Q1p is always turned on, the switching element Q4 is switched with the duty ratio DR4, and the switching element Q3 is inverted with respect to the switching element Q4.

一方、交流電圧Vac<0の場合、スイッチング素子Q2p,Q5を常時オンにする。さらに、|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q1nをデューティ比DR3でスイッチングさせ、且つスイッチング素子Q4を常時オンにする。また、|Vac|<Voのときは、スイッチング素子Q1nを常時オンにするとともに、スイッチング素子Q3をデューティ比DR4でスイッチングさせ、且つスイッチング素子Q4をスイッチング素子Q3に対して反転スイッチングさせる。   On the other hand, when AC voltage Vac <0, switching elements Q2p and Q5 are always turned on. Further, when | Vac | ≧ Vo, the switching element Q1n is switched at the duty ratio DR3, and the switching element Q4 is always turned on. When | Vac | <Vo, the switching element Q1n is always turned on, the switching element Q3 is switched at the duty ratio DR4, and the switching element Q4 is inverted and switched with respect to the switching element Q3.

交流電圧Vac≧0且つ|Vac|<Voのときの期間Aにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1p,Q2n,Q3,Q4が、オン,オン,オン,オフのモード1、オン,オン,オフ,オンのモード2の2パターンある。   When the switching pattern is examined in detail during period A when AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | <Vo, switching elements Q1p, Q2n, Q3, and Q4 are in ON, ON, ON, OFF mode 1, ON, ON. , Off, on mode 2 patterns.

モード1のときは、図34(a)に示すように、リアクトル14bに蓄えられたエネルギに基づいて、直流負荷20の負極からトランジスタT6、リアクトル14bを通して交流電源10の負極へ電流が流れる。また、リアクトル14aに蓄えられたエネルギに基づいて、交流電源10の正極からスイッチング素子Q1p、リアクトル14a、トランジスタT3を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。   In mode 1, as shown in FIG. 34A, current flows from the negative electrode of the DC load 20 to the negative electrode of the AC power supply 10 through the transistor T6 and the reactor 14b based on the energy stored in the reactor 14b. Further, based on the energy stored in the reactor 14a, a current flows from the positive electrode of the AC power supply 10 to the positive electrode of the DC load 20 through the switching element Q1p, the reactor 14a, and the transistor T3, and the DC load 20 is charged.

モード2のときは、図34(b)に示すように、交流電源10の正極から、スイッチング素子Q1p、リアクトル14a、トランジスタT4、トランジスタT6、リアクトル14bを通して交流電源10の負極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14a,14bのそれぞれにエネルギが蓄えられる。   In mode 2, as shown in FIG. 34B, a current flows from the positive electrode of the AC power supply 10 to the negative electrode of the AC power supply 10 through the switching element Q1p, the reactor 14a, the transistor T4, the transistor T6, and the reactor 14b. At this time, energy is stored in each of the reactors 14a and 14b.

交流電圧Vac≧0且つ|Vac|≧Voのときの期間Bにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1p,Q2n,Q3,Q4が、オフ,オン,オン,オフのモード3、オン,オン,オン,オフのモード4の2パターンある。   When the switching pattern is examined in detail during period B when AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | ≧ Vo, switching elements Q1p, Q2n, Q3, and Q4 are in OFF, ON, ON, OFF mode 3, ON, ON. There are two patterns of mode 4 of ON, OFF.

モード3のときは、図34(c)に示すように、リアクトル14a,14bに蓄えられたエネルギに基づいて、直流負荷20の負極からトランジスタT6、リアクトル14b、スイッチング素子Q2n、リアクトル14a、トランジスタT3を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。   In mode 3, as shown in FIG. 34 (c), based on the energy stored in the reactors 14a and 14b, from the negative electrode of the DC load 20, the transistor T6, the reactor 14b, the switching element Q2n, the reactor 14a, the transistor T3 The current flows to the positive electrode of the DC load 20 through the DC load 20, and the DC load 20 is charged.

モード4のときは、図34(d)に示すように、直流負荷20の負極からトランジスタT6、リアクトル14bを通して交流電源10の負極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14bにエネルギが蓄えられる。また、交流電源10の正極からスイッチング素子Q1p、リアクトル14a、トランジスタT3を通して直流負荷20の正極へ電流が流れる。このときリアクトル14aにエネルギが蓄えられ、直流負荷20が充電される。   In mode 4, as shown in FIG. 34 (d), current flows from the negative electrode of the DC load 20 to the negative electrode of the AC power supply 10 through the transistor T6 and the reactor 14b. At this time, energy is stored in the reactor 14b. Further, a current flows from the positive electrode of the AC power supply 10 to the positive electrode of the DC load 20 through the switching element Q1p, the reactor 14a, and the transistor T3. At this time, energy is stored in the reactor 14a and the DC load 20 is charged.

また、交流電圧Va<0且つ|Vac|<Voのときの期間Cにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1n,Q2p,Q3,Q4が、オン,オン,オフ,オンのモード5、オン,オン,オン,オフのモード6の2パターンある。   Further, in the period C when the AC voltage Va <0 and | Vac | <Vo, when the switching pattern is examined in detail, the switching elements Q1n, Q2p, Q3, Q4 are turned on, on, off, on mode 5, on , On, on, off mode 6 patterns.

モード5のときは、図35(a)に示すように、リアクトル14aに蓄えられたエネルギに基づいて、直流負荷20の負極からトランジスタT4、リアクトル14a、スイッチング素子Q1nを通して交流電源10の正極へ電流が流れる。また、リアクトル14bに蓄えられたエネルギに基づいて、交流電源10の負極からリアクトル14b、トランジスタT5を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。   In mode 5, as shown in FIG. 35 (a), current flows from the negative electrode of the DC load 20 to the positive electrode of the AC power source 10 through the transistor T4, the reactor 14a, and the switching element Q1n based on the energy stored in the reactor 14a. Flows. Further, based on the energy stored in the reactor 14b, a current flows from the negative electrode of the AC power supply 10 to the positive electrode of the DC load 20 through the reactor 14b and the transistor T5, and the DC load 20 is charged.

モード6のときは、図35(b)に示すように、交流電源10の負極から、リアクトル14b、トランジスタT5、トランジスタT3、リアクトル14a、スイッチング素子Q1nを通して交流電源10の正極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14a,14bのそれぞれにエネルギが蓄えられる。   In mode 6, as shown in FIG. 35B, a current flows from the negative electrode of the AC power supply 10 to the positive electrode of the AC power supply 10 through the reactor 14b, the transistor T5, the transistor T3, the reactor 14a, and the switching element Q1n. At this time, energy is stored in each of the reactors 14a and 14b.

交流電圧Va<0且つ|Vac|≧Voのときの期間Dにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1n,Q2p,Q3,Q4が、オフ,オン,オフ,オンのモード7、オン,オン,オフ,オンのモード8の2パターンある。   In the period D when the AC voltage Va <0 and | Vac | ≧ Vo, the switching pattern Q1n, Q2p, Q3, Q4 is turned off, on, off, on mode 7, on, on. , Off, on mode 8 patterns.

モード7のときは、図35(c)に示すように、リアクトル14a,14bに蓄えられたエネルギに基づいて、直流負荷20の負極からトランジスタT4、リアクトル14a、スイッチング素子Q2p、リアクトル14b、トランジスタT5を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。   In the mode 7, as shown in FIG. 35 (c), based on the energy stored in the reactors 14a and 14b, from the negative electrode of the DC load 20, the transistor T4, the reactor 14a, the switching element Q2p, the reactor 14b, the transistor T5 The current flows to the positive electrode of the DC load 20 through the DC load 20, and the DC load 20 is charged.

モード8のときは、図35(d)に示すように、直流負荷20の負極からトランジスタT4、リアクトル14a、スイッチング素子Q1nを通して交流電源10の正極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14aにエネルギが蓄えられる。また、交流電源10の負極からリアクトル14b、トランジスタT5を通して直流負荷20の正極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14bにエネルギが蓄えられ、直流負荷20が充電される。   In mode 8, as shown in FIG. 35 (d), a current flows from the negative electrode of the DC load 20 to the positive electrode of the AC power supply 10 through the transistor T4, the reactor 14a, and the switching element Q1n. At this time, energy is stored in the reactor 14a. Further, a current flows from the negative electrode of the AC power supply 10 to the positive electrode of the DC load 20 through the reactor 14b and the transistor T5. At this time, energy is stored in the reactor 14b and the DC load 20 is charged.

よって、第11実施形態によれば、交流電圧Vac≧0且つ|Vac|<Voのときは、トランジスタT4をスイッチングさせることにより昇圧制御を実施できる。交流電圧Vac≧0且つ|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q1pをスイッチングさせることにより降圧制御を実施できる。交流電圧Vac<0且つ|Vac|<Voのときは、トランジスタT3をスイッチングさせることにより昇圧制御を実施できる。交流電圧Vac<0且つ|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q1nをスイッチングさせることにより降圧制御を実施できる。   Therefore, according to the eleventh embodiment, when the AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | <Vo, the boost control can be performed by switching the transistor T4. When AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | ≧ Vo, step-down control can be performed by switching switching element Q1p. When AC voltage Vac <0 and | Vac | <Vo, step-up control can be performed by switching transistor T3. When AC voltage Vac <0 and | Vac | ≧ Vo, step-down control can be performed by switching switching element Q1n.

(第12実施形態)
第12実施形態では、充電処理を行う。以下、図36〜38を参照して、第3実施形態と異なる点について説明する。図36は図8に対応するタイムチャートである。図37(a)〜(c)は、図9(a)〜(c)に対応する回路図である。図38(a)〜(c)は、図10(a)〜(c)に対応する回路図である。本実施形態では、交流電圧Vac≧0のとき、トランジスタT3,T6が整流を行い、交流電圧Vac<0のとき、トランジスタT4,T5が整流を行う。また、交流電圧Va<0のとき、第3実施形態ではスイッチング素子Q6をスイッチングさせたが、本実施形態ではスイッチング素子Q3をスイッチングさせる。
(Twelfth embodiment)
In the twelfth embodiment, a charging process is performed. Hereinafter, differences from the third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 36 is a time chart corresponding to FIG. FIGS. 37A to 37C are circuit diagrams corresponding to FIGS. 9A to 9C. 38 (a) to 38 (c) are circuit diagrams corresponding to FIGS. 10 (a) to 10 (c). In this embodiment, when the AC voltage Vac ≧ 0, the transistors T3 and T6 perform rectification, and when the AC voltage Vac <0, the transistors T4 and T5 perform rectification. Further, when the alternating voltage Va <0, the switching element Q6 is switched in the third embodiment, but the switching element Q3 is switched in the present embodiment.

図36に示すように、スイッチング素子Q1p,Q1n,Q2p,Q2nのスイッチングパターンは、第3実施形態と同様である。交流電圧Vac≧0の場合、スイッチング素子Q2n,Q6を常時オンにする。また、スイッチング素子Q4をデューティ比DR6でスイッチングさせるとともに、スイッチング素子Q3をスイッチング素子Q4に対して反転スイッチングさせる。さらに、|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q1pをデューティ比DR5でスイッチングさせ、|Vac|<Voのときは、スイッチング素子Q1pを常時オンにする。一方、交流電圧Vac<0の場合、スイッチング素子Q2p,Q5を常時オンにする。また、スイッチング素子Q3をデューティ比DR6でスイッチングさせるとともに、スイッチング素子Q4をスイッチング素子Q3に対して反転スイッチングさせる。さらに、|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q1nをデューティ比DR5でスイッチングさせ、|Vac|<Voのときは、スイッチング素子Q1nを常時オンにする。   As shown in FIG. 36, the switching patterns of the switching elements Q1p, Q1n, Q2p, Q2n are the same as those in the third embodiment. When AC voltage Vac ≧ 0, switching elements Q2n and Q6 are always turned on. Further, the switching element Q4 is switched with the duty ratio DR6, and the switching element Q3 is inverted and switched with respect to the switching element Q4. Further, when | Vac | ≧ Vo, the switching element Q1p is switched with the duty ratio DR5, and when | Vac | <Vo, the switching element Q1p is always turned on. On the other hand, when AC voltage Vac <0, switching elements Q2p and Q5 are always turned on. Further, the switching element Q3 is switched with the duty ratio DR6, and the switching element Q4 is inverted and switched with respect to the switching element Q3. Further, when | Vac | ≧ Vo, the switching element Q1n is switched with the duty ratio DR5, and when | Vac | <Vo, the switching element Q1n is always turned on.

交流電圧Vac≧0且つ|Vac|<Voのときの期間Aにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1p,Q2n,Q3,Q4が、オン,オン,オン,オフのモード1、オン,オン,オフ,オンのモード2の2パターンある。また、交流電圧Vac≧0且つ|Vac|≧Voのときの期間Bにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1p,Q2n,Q3,Q4が、オフ,オン,オン,オフのモード3、オン,オン,オン,オフのモード1、オン,オン,オフ,オンのモード2の3パターンある。モード1及びモード2は、期間Aのモード1及びモード2と同じパターンである。   When the switching pattern is examined in detail during period A when AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | <Vo, switching elements Q1p, Q2n, Q3, and Q4 are in ON, ON, ON, OFF mode 1, ON, ON. , Off, on mode 2 patterns. Further, in the period B when the AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | ≧ Vo, the switching elements Q1p, Q2n, Q3, and Q4 are turned off, turned on, turned on, turned off, mode 3, turned on. , ON, ON, OFF mode 1, ON, ON, OFF, ON mode 2. Mode 1 and mode 2 have the same pattern as mode 1 and mode 2 in period A.

モード1のときは、図37(a)に示すように、直流負荷20の負極からトランジスタT6、リアクトル14bを通して交流電源10の負極へ電流が流れる。また、交流電源10の正極からスイッチング素子Q1p、リアクトル14a、トランジスタT3を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。   In mode 1, as shown in FIG. 37A, a current flows from the negative electrode of the DC load 20 to the negative electrode of the AC power supply 10 through the transistor T6 and the reactor 14b. In addition, a current flows from the positive electrode of the AC power supply 10 to the positive electrode of the DC load 20 through the switching element Q1p, the reactor 14a, and the transistor T3, and the DC load 20 is charged.

モード2のときは、図37(b)に示すように、交流電源10の正極から、スイッチング素子Q1p、リアクトル14a、トランジスタT4、トランジスタT6、リアクトル14bを通して交流電源10の負極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14a,14bのそれぞれにエネルギが蓄えられる。   In mode 2, as shown in FIG. 37 (b), a current flows from the positive electrode of the AC power supply 10 to the negative electrode of the AC power supply 10 through the switching element Q1p, the reactor 14a, the transistor T4, the transistor T6, and the reactor 14b. At this time, energy is stored in each of the reactors 14a and 14b.

モード3のときは、図37(c)に示すように、リアクトル14a,14bに蓄えられたエネルギに基づいて、直流負荷20の負極からトランジスタT6、リアクトル14b、スイッチング素子Q2n、リアクトル14a、トランジスタT3を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。   In mode 3, as shown in FIG. 37 (c), based on the energy stored in the reactors 14a and 14b, from the negative electrode of the DC load 20, the transistor T6, the reactor 14b, the switching element Q2n, the reactor 14a, the transistor T3 The current flows to the positive electrode of the DC load 20 through the DC load 20, and the DC load 20 is charged.

交流電圧Va<0且つ|Vac|<Voのときの期間Cにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1n,Q2p,Q3,Q4が、オン,オン,オフ,オンのモード4、オン,オン,オン,オフのモード5の2パターンある。また、交流電圧Va<0且つ|Vac|≧Voのときの期間Dにおいて、スイッチングパターンを詳しく見ると、スイッチング素子Q1n,Q2p,Q3,Q4が、オフ,オン,オフ,オンのモード6、オン,オン,オフ,オンのモード4、オン,オン,オン,オフのモード5の3パターンある。モード4及びモード5は、期間Cのモード4及びモード5と同じパターンである。   In the period C when the AC voltage Va <0 and | Vac | <Vo, the switching pattern Q1n, Q2p, Q3, Q4 is turned on, on, off, on mode 4, on, on. There are two patterns of mode 5, on and off. Further, in the period D when the AC voltage Va <0 and | Vac | ≧ Vo, the switching elements Q1n, Q2p, Q3, and Q4 are turned off, on, off, on mode 6 and on when the switching pattern is examined in detail. , On, off, on mode 4 and on, on, on, off mode 5. Mode 4 and mode 5 have the same pattern as mode 4 and mode 5 in period C.

モード4のときは、図38(a)に示すように、直流負荷20の負極からトランジスタT4、リアクトル14a、スイッチング素子Q1nを通して交流電源10の正極へ電流が流れる。また、交流電源10の負極からリアクトル14b、トランジスタT5を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。   In mode 4, as shown in FIG. 38A, current flows from the negative electrode of the DC load 20 to the positive electrode of the AC power supply 10 through the transistor T4, the reactor 14a, and the switching element Q1n. Further, a current flows from the negative electrode of the AC power supply 10 to the positive electrode of the DC load 20 through the reactor 14b and the transistor T5, and the DC load 20 is charged.

モード5のときは、図38(b)に示すように、交流電源10の負極から、リアクトル14b、トランジスタT5、トランジスタT3、リアクトル14a、スイッチング素子Q1nを通して交流電源10の正極へ電流が流れる。このとき、リアクトル14a,14bのそれぞれにエネルギが蓄えられる。   In mode 5, as shown in FIG. 38B, a current flows from the negative electrode of the AC power supply 10 to the positive electrode of the AC power supply 10 through the reactor 14b, the transistor T5, the transistor T3, the reactor 14a, and the switching element Q1n. At this time, energy is stored in each of the reactors 14a and 14b.

モード6のときは、図38(c)に示すように、リアクトル14a,14bに蓄えられたエネルギに基づいて、直流負荷20の負極からトランジスタT4、リアクトル14a、スイッチング素子Q2p、リアクトル14b、トランジスタT5を通して直流負荷20の正極へ電流が流れ、直流負荷20が充電される。   In mode 6, as shown in FIG. 38 (c), based on the energy stored in the reactors 14a and 14b, from the negative electrode of the DC load 20, the transistor T4, the reactor 14a, the switching element Q2p, the reactor 14b, the transistor T5 The current flows to the positive electrode of the DC load 20 through the DC load 20, and the DC load 20 is charged.

よって、第12実施形態によれば、交流電圧Vac≧0のときは、トランジスタT4をスイッチングさせることにより昇圧制御を実施できる。交流電圧Vac≧0且つ|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q1pをスイッチングさせることにより降圧制御を実施できる。交流電圧Vac<0のときは、トランジスタT3をスイッチングさせることにより昇圧制御を実施できる。交流電圧Vac<0且つ|Vac|≧Voのときは、スイッチング素子Q1nをスイッチングさせることにより降圧制御を実施できる。   Therefore, according to the twelfth embodiment, when the AC voltage Vac ≧ 0, the boost control can be performed by switching the transistor T4. When AC voltage Vac ≧ 0 and | Vac | ≧ Vo, step-down control can be performed by switching switching element Q1p. When the AC voltage Vac <0, the boost control can be performed by switching the transistor T3. When AC voltage Vac <0 and | Vac | ≧ Vo, step-down control can be performed by switching switching element Q1n.

(他の実施形態)
・第1〜3及び第7〜12実施形態において、スイッチング素子Q2p,Q2nの一方をオンに切り替え、他方をオフに切り替える際には、図39に示すように、一方がオフとなる前に他方をオンにするとよい。同様に、第4〜6実施形態において、スイッチング素子Q1p,Q1nの一方をオンに切り替え、他方をオフに切り替える際には、一方がオフとなる前に他方をオンにするとよい。このようにすると、リアクトル14a,14bから流れる電流の還流経路が常に確保される。そのため、リアクトル14a,14bに誘起電圧が生じることを抑制し、誘起電圧に伴うサージ電圧を抑制することができる。
(Other embodiments)
In the first to third and seventh to twelfth embodiments, when one of the switching elements Q2p and Q2n is switched on and the other is switched off, as shown in FIG. You should turn on. Similarly, in the fourth to sixth embodiments, when one of the switching elements Q1p and Q1n is switched on and the other is switched off, the other is preferably turned on before the other is turned off. If it does in this way, the return route of the electric current which flows from reactor 14a, 14b will always be ensured. Therefore, it is possible to suppress the generation of an induced voltage in reactors 14a and 14b, and to suppress a surge voltage associated with the induced voltage.

・図40に示すように、リアクトル14a,14bは、フルブリッジ回路15の各ブリッジの中間と、ハーフブリッジ回路13に含まれる一対のスイッチング素子Q1p,Q1nの両端との間に、それぞれ接続されていてもよい。   As shown in FIG. 40, the reactors 14a and 14b are connected between the middle of each bridge of the full bridge circuit 15 and both ends of the pair of switching elements Q1p and Q1n included in the half bridge circuit 13, respectively. May be.

・図41に示すように、リアクトル14は、同一の磁器回路において2巻線で構成されたリアクトル14’でもよい。   As shown in FIG. 41, the reactor 14 may be a reactor 14 'configured with two windings in the same porcelain circuit.

・図42に示すように、リアクトル14は、リアクトル14a,14bを一括して、リアクトル14aの位置に配置してもよい。   -As shown in FIG. 42, the reactor 14 may arrange | position the reactors 14a and 14b collectively in the position of the reactor 14a.

・図43に示すように、リアクトル14は、リアクトル14a,14bを一括して、リアクトル14bの位置に配置してもよい。   -As shown in FIG. 43, the reactor 14 may arrange | position the reactors 14a and 14b collectively in the position of the reactor 14b.

・トランジスタT3〜6は、IGBTでもよい。   -Transistor T3-6 may be IGBT.

12…フィルタ回路、13…ハーフブリッジ回路、14…リアクトル、15…フルブリッジ回路、16…平滑コンデンサ、17…電圧センサ、18…電流センサ、19…電圧センサ、21a,21b…直流側接続端子、30…制御装置、40…電力変換装置、Q1p,Q1n,Q2p,Q2n…逆阻止型IGBT、Q3〜6…スイッチング素子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Filter circuit, 13 ... Half bridge circuit, 14 ... Reactor, 15 ... Full bridge circuit, 16 ... Smoothing capacitor, 17 ... Voltage sensor, 18 ... Current sensor, 19 ... Voltage sensor, 21a, 21b ... DC side connection terminal, DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Control apparatus, 40 ... Power converter, Q1p, Q1n, Q2p, Q2n ... Reverse blocking type IGBT, Q3-6 ... Switching element.

Claims (13)

一対の直流側接続端子(21a,21b)に接続された平滑コンデンサ(16)と、
前記一対の直流側接続端子と前記平滑コンデンサとの接続点に接続され、4個のスイッチング素子(Q3〜6)で構成されたフルブリッジ回路(15)と、
一対の交流側接続端子(11a,11b)に接続されたフィルタ回路(12)と、
前記一対の交流側接続端子と前記フィルタ回路との接続点に接続され、互いに逆並列に接続された一対の逆阻止型IGBT(Q1p,Q1n,Q2p,Q2n)が2組直列接続されて構成されたハーフブリッジ回路(13)と、
前記フルブリッジ回路の各ブリッジの中間と前記ハーフブリッジ回路の前記一対の逆阻止型IGBTの両端との間に接続されたリアクトル(14)と、
前記一対の直流側接続端子間に印可される直流電圧を検出する直流電圧検出手段(19)と、
前記一対の交流側接続端子間に印可される交流電圧を検出する交流電圧検出手段(17)と、
前記リアクトルを流れる電流を検出する電流検出手段(18)と、
前記直流電圧検出手段、前記交流電圧検出手段、及び前記電流検出手段の検出値に基づいて、前記フルブリッジ回路に含まれる4個のスイッチング素子及び前記ハーフブリッジ回路に含まれる4個の逆阻止型IGBTをスイッチング制御する制御装置(30)と、を備えることを特徴とした電力変換装置。
A smoothing capacitor (16) connected to a pair of DC side connection terminals (21a, 21b);
A full bridge circuit (15) connected to a connection point between the pair of DC side connection terminals and the smoothing capacitor and configured by four switching elements (Q3 to 6);
A filter circuit (12) connected to the pair of AC side connection terminals (11a, 11b);
Two pairs of reverse blocking IGBTs (Q1p, Q1n, Q2p, Q2n) connected to the connection point of the pair of AC side connection terminals and the filter circuit and connected in antiparallel to each other are connected in series. Half bridge circuit (13),
A reactor (14) connected between each bridge of the full bridge circuit and both ends of the pair of reverse blocking IGBTs of the half bridge circuit;
DC voltage detecting means (19) for detecting a DC voltage applied between the pair of DC side connection terminals;
AC voltage detection means (17) for detecting an AC voltage applied between the pair of AC side connection terminals;
Current detection means (18) for detecting a current flowing through the reactor;
Four switching elements included in the full bridge circuit and four reverse blocking types included in the half bridge circuit based on detection values of the DC voltage detection means, the AC voltage detection means, and the current detection means. And a control device (30) for switching control of the IGBT.
前記4個のスイッチング素子は、第1から第4のスイッチング素子であり、
前記4個の逆阻止型IGBTは、第1から第4のIGBTであり、
前記第1のスイッチング素子(Q3)と前記第2のスイッチング素子(Q4)とは直列に接続され、
前記第3のスイッチング素子(Q5)と前記第4のスイッチング素子(Q6)とは直列に接続され、
前記第1のスイッチング素子及び前記第3のスイッチング素子は、前記一対の直流側接続端子の正極側に接続され、
前記第2のスイッチング素子及び前記第4のスイッチング素子は、前記一対の直流側接続端子の負極側に接続され、
前記各ブリッジの中間は、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子との接続点、及び前記第3のスイッチング素子と前記第4のスイッチング素子との接続点であり、
前記第1のIGBT(Q1p)のエミッタ端子と前記第2のIGBT(Q2p)のコレクタ端子とは接続されているとともに、前記第1のIGBTのコレクタ端子は前記一対の交流側接続端子の正極端側に接続され、前記第2のIGBTのエミッタ端子は前記一対の交流側接続端子の負極側に接続されており、
前記第3のIGBT(Q1n)は前記第1のIGBTに逆並列に接続され、
前記第4のIGBT(Q2n)は前記第2のIGBTに逆並列に接続されている請求項1に記載の電力変換装置。
The four switching elements are first to fourth switching elements,
The four reverse blocking IGBTs are first to fourth IGBTs,
The first switching element (Q3) and the second switching element (Q4) are connected in series,
The third switching element (Q5) and the fourth switching element (Q6) are connected in series,
The first switching element and the third switching element are connected to the positive electrode side of the pair of DC side connection terminals,
The second switching element and the fourth switching element are connected to the negative electrode side of the pair of DC side connection terminals,
The middle of each bridge is a connection point between the first switching element and the second switching element, and a connection point between the third switching element and the fourth switching element,
The emitter terminal of the first IGBT (Q1p) and the collector terminal of the second IGBT (Q2p) are connected, and the collector terminal of the first IGBT is the positive terminal of the pair of AC side connection terminals. The emitter terminal of the second IGBT is connected to the negative electrode side of the pair of AC side connection terminals,
The third IGBT (Q1n) is connected in antiparallel to the first IGBT,
The power converter according to claim 1 with which said 4th IGBT (Q2n) is connected to said 2nd IGBT in antiparallel.
前記一対の直流側接続端子には直流負荷(20)の両端がそれぞれ接続され、
前記一対の交流側接続端子には交流電源(10)の両端がそれぞれ接続されており、
前記制御装置は、
前記交流電圧検出手段により検出された交流電圧の極性が正の場合に、前記第4のIGBTを常時オンにし、前記第1のIGBTを第1デューティ比でスイッチングさせるとともに、前記第2のスイッチング素子を第2デューティ比でスイッチングさせ、
前記交流電圧検出手段により検出された交流電圧の極性が負の場合に、前記第2のIGBTを常時オンにし、前記第3のIGBTを前記第1デューティ比でスイッチングさせるとともに、前記第4のスイッチング素子を前記第2デューティ比でスイッチングさせる請求項2に記載の電力変換装置。
Both ends of a DC load (20) are connected to the pair of DC side connection terminals,
Both ends of the AC power source (10) are connected to the pair of AC side connection terminals,
The controller is
When the polarity of the AC voltage detected by the AC voltage detection means is positive, the fourth IGBT is always turned on, the first IGBT is switched at the first duty ratio, and the second switching element Is switched at the second duty ratio,
When the polarity of the AC voltage detected by the AC voltage detection means is negative, the second IGBT is always turned on, the third IGBT is switched at the first duty ratio, and the fourth switching is performed. The power conversion device according to claim 2, wherein an element is switched at the second duty ratio.
前記一対の直流側接続端子には直流負荷の両端がそれぞれ接続され、
前記一対の交流側接続端子には交流電源の両端がそれぞれ接続されており、
前記制御装置は、
前記交流電圧検出手段により検出された交流電圧の極性が正の場合に、前記第4のIGBTを常時オンにするとともに、前記交流電圧の絶対値が前記直流電圧検出手段により検出された直流電圧よりも大きいときは、前記第1のIGBTを第3デューティ比でスイッチングさせ、前記交流電圧の絶対値が前記直流電圧よりも小さいときは、前記第1のIGBTを常時オンにし且つ前記第2のスイッチング素子を第4デューティ比でスイッチングさせ、
前記交流電圧検出手段により検出された交流電圧の極性が負の場合に、前記第2のIGBTを常時オンにするとともに、前記交流電圧の絶対値が前記直流電圧検出手段により検出された直流電圧よりも大きいときは、前記第3のIGBTを前記第3デューティ比でスイッチングさせ、前記交流電圧の絶対値が前記直流電圧よりも小さいときは、前記第3のIGBTを常時オンにし且つ前記第4のスイッチング素子を前記第4デューティ比でスイッチングさせる請求項2に記載の電力変換装置。
Both ends of a DC load are connected to the pair of DC side connection terminals,
Both ends of the AC power supply are connected to the pair of AC side connection terminals,
The controller is
When the polarity of the AC voltage detected by the AC voltage detection means is positive, the fourth IGBT is always turned on, and the absolute value of the AC voltage is obtained from the DC voltage detected by the DC voltage detection means. Is larger, the first IGBT is switched at a third duty ratio. When the absolute value of the AC voltage is smaller than the DC voltage, the first IGBT is always turned on and the second switching is performed. Switching the element at the fourth duty ratio;
When the polarity of the AC voltage detected by the AC voltage detection means is negative, the second IGBT is always turned on, and the absolute value of the AC voltage is determined from the DC voltage detected by the DC voltage detection means. Is larger, the third IGBT is switched at the third duty ratio, and when the absolute value of the AC voltage is smaller than the DC voltage, the third IGBT is always turned on and the fourth IGBT is switched on. The power conversion device according to claim 2, wherein a switching element is switched at the fourth duty ratio.
前記一対の直流側接続端子には直流負荷の両端がそれぞれ接続され、
前記一対の交流側接続端子には交流電源の両端がそれぞれ接続されており、
前記制御装置は、
前記交流電圧検出手段により検出された交流電圧の極性が正の場合に、前記第4のIGBTを常時オンにするとともに、前記交流電圧の絶対値が前記直流電圧検出手段により検出された直流電圧よりも大きいときは、前記第1のIGBTを第5デューティ比でスイッチングさせ且つ前記第2のスイッチング素子を第6デューティ比でスイッチングさせ、前記交流電圧の絶対値が前記直流電圧よりも小さいときは、前記第1のIGBTを常時オンにし且つ前記第2のスイッチング素子を前記第6デューティ比でスイッチングさせ、
前記交流電圧検出手段により検出された交流電圧の極性が負の場合に、前記第2のIGBTを常時オンにするとともに、前記交流電圧の絶対値が前記直流電圧検出手段により検出された直流電圧よりも大きいときは、前記第3のIGBTを前記第5デューティ比でスイッチングさせ且つ前記第4のスイッチング素子を前記第6デューティ比でスイッチングさせ、前記交流電圧の絶対値が前記直流電圧よりも小さいときは、前記第3のIGBTを常時オンにし且つ前記第4のスイッチング素子を前記第6デューティ比でスイッチングさせる請求項2に記載の電力変換装置。
Both ends of a DC load are connected to the pair of DC side connection terminals,
Both ends of the AC power supply are connected to the pair of AC side connection terminals,
The controller is
When the polarity of the AC voltage detected by the AC voltage detection means is positive, the fourth IGBT is always turned on, and the absolute value of the AC voltage is obtained from the DC voltage detected by the DC voltage detection means. Is also switched when the first IGBT is switched at a fifth duty ratio and the second switching element is switched at a sixth duty ratio, and when the absolute value of the AC voltage is smaller than the DC voltage, Always turning on the first IGBT and switching the second switching element at the sixth duty ratio;
When the polarity of the AC voltage detected by the AC voltage detection means is negative, the second IGBT is always turned on, and the absolute value of the AC voltage is determined from the DC voltage detected by the DC voltage detection means. When the third IGBT is switched at the fifth duty ratio and the fourth switching element is switched at the sixth duty ratio, and the absolute value of the AC voltage is smaller than the DC voltage. The power conversion device according to claim 2, wherein the third IGBT is always turned on and the fourth switching element is switched at the sixth duty ratio.
前記一対の直流側接続端子には直流負荷(20)の両端がそれぞれ接続され、
前記一対の交流側接続端子には交流電源(10)の両端がそれぞれ接続されており、
前記制御装置は、
前記交流電圧検出手段により検出された交流電圧の極性が正の場合に、前記第4のIGBT及び前記第4のスイッチング素子を常時オンにし、前記第1のIGBTを第1デューティ比でスイッチングさせるとともに、前記第2のスイッチング素子を第2デューティ比でスイッチングさせ、
前記交流電圧検出手段により検出された交流電圧の極性が負の場合に、前記第2のIGBT及び前記第3のスイッチング素子を常時オンにし、前記第3のIGBTを前記第1デューティ比でスイッチングさせるとともに、前記第1のスイッチング素子を前記第2デューティ比でスイッチングさせる請求項2に記載の電力変換装置。
Both ends of a DC load (20) are connected to the pair of DC side connection terminals,
Both ends of the AC power source (10) are connected to the pair of AC side connection terminals,
The controller is
When the polarity of the AC voltage detected by the AC voltage detecting means is positive, the fourth IGBT and the fourth switching element are always turned on, and the first IGBT is switched at the first duty ratio. , Switching the second switching element at a second duty ratio;
When the polarity of the AC voltage detected by the AC voltage detection means is negative, the second IGBT and the third switching element are always turned on, and the third IGBT is switched at the first duty ratio. The power converter according to claim 2, wherein the first switching element is switched at the second duty ratio.
前記一対の直流側接続端子には直流負荷の両端がそれぞれ接続され、
前記一対の交流側接続端子には交流電源の両端がそれぞれ接続されており、
前記制御装置は、
前記交流電圧検出手段により検出された交流電圧の極性が正の場合に、前記第4のIGBT及び前記第4のスイッチング素子を常時オンにするとともに、前記交流電圧の絶対値が前記直流電圧検出手段により検出された直流電圧よりも大きいときは、前記第1のIGBTを第3デューティ比でスイッチングさせ、前記交流電圧の絶対値が前記直流電圧よりも小さいときは、前記第1のIGBTを常時オンにし、且つ前記第2のスイッチング素子を第4デューティ比でスイッチングさせ、
前記交流電圧検出手段により検出された交流電圧の極性が負の場合に、前記第2のIGBT及び前記第3のスイッチング素子を常時オンにするとともに、前記交流電圧の絶対値が前記直流電圧検出手段により検出された直流電圧よりも大きいときは、前記第3のIGBTを前記第3デューティ比でスイッチングさせ、前記交流電圧の絶対値が前記直流電圧よりも小さいときは、前記第3のIGBTを常時オンにし、且つ前記第1のスイッチング素子を前記第4デューティ比でスイッチングさせる請求項2に記載の電力変換装置。
Both ends of a DC load are connected to the pair of DC side connection terminals,
Both ends of the AC power supply are connected to the pair of AC side connection terminals,
The controller is
When the polarity of the AC voltage detected by the AC voltage detection means is positive, the fourth IGBT and the fourth switching element are always turned on, and the absolute value of the AC voltage is the DC voltage detection means. The first IGBT is switched at a third duty ratio when the voltage is larger than the DC voltage detected by the first voltage, and when the absolute value of the AC voltage is smaller than the DC voltage, the first IGBT is always turned on. And switching the second switching element with a fourth duty ratio,
When the polarity of the AC voltage detected by the AC voltage detection means is negative, the second IGBT and the third switching element are always turned on, and the absolute value of the AC voltage is the DC voltage detection means. The third IGBT is switched at the third duty ratio when the DC voltage is greater than the DC voltage detected by the first duty ratio. When the absolute value of the AC voltage is smaller than the DC voltage, the third IGBT is always switched. The power converter according to claim 2, wherein the power converter is turned on and the first switching element is switched at the fourth duty ratio.
前記一対の直流側接続端子には直流負荷の両端がそれぞれ接続され、
前記一対の交流側接続端子には交流電源の両端がそれぞれ接続されており、
前記制御装置は、
前記交流電圧検出手段により検出された交流電圧の極性が正の場合に、前記第4のIGBT及び前記第4のスイッチング素子を常時オンにし、且つ前記第2のスイッチング素子を第6デューティ比でスイッチングさせるとともに、前記交流電圧の絶対値が前記直流電圧検出手段により検出された直流電圧よりも大きいときは、前記第1のIGBTを第5デューティ比でスイッチングさせ、前記交流電圧の絶対値が前記直流電圧よりも小さいときは、前記第1のIGBTを常時オンにし、
前記交流電圧検出手段により検出された交流電圧の極性が負の場合に、前記第2のIGBT及び前記第3のスイッチング素子を常時オンにし、且つ前記第1のスイッチング素子を第6デューティ比でスイッチングさせるとともに、前記交流電圧の絶対値が前記直流電圧検出手段により検出された直流電圧よりも大きいときは、前記第3のIGBTを前記第5デューティ比でスイッチングさせ、前記交流電圧の絶対値が前記直流電圧よりも小さいときは、前記第3のIGBTを常時オンにする請求項2に記載の電力変換装置。
Both ends of a DC load are connected to the pair of DC side connection terminals,
Both ends of the AC power supply are connected to the pair of AC side connection terminals,
The controller is
When the polarity of the AC voltage detected by the AC voltage detection means is positive, the fourth IGBT and the fourth switching element are always turned on, and the second switching element is switched at the sixth duty ratio. When the absolute value of the AC voltage is larger than the DC voltage detected by the DC voltage detecting means, the first IGBT is switched at a fifth duty ratio, and the absolute value of the AC voltage is changed to the DC voltage. When the voltage is smaller than the voltage, the first IGBT is always turned on,
When the polarity of the AC voltage detected by the AC voltage detection means is negative, the second IGBT and the third switching element are always turned on, and the first switching element is switched at the sixth duty ratio. And when the absolute value of the AC voltage is larger than the DC voltage detected by the DC voltage detecting means, the third IGBT is switched at the fifth duty ratio, and the absolute value of the AC voltage is The power conversion device according to claim 2, wherein when the voltage is smaller than the DC voltage, the third IGBT is always turned on.
前記一対の直流側接続端子には直流電源(60)の両端がそれぞれ接続され、
前記一対の交流側接続端子には交流負荷(50)の両端がそれぞれ接続されており、
前記制御装置は、
前記交流電圧検出手段により検出された交流電圧の極性が正の場合に、前記第3のIGBT及び第4のスイッチング素子を常時オンにし、前記第2のIGBTを第7デューティ比でスイッチングさせるとともに、前記第1のスイッチング素子を第8デューティ比でスイッチングさせ、
前記交流電圧検出手段により検出された交流電圧の極性が負の場合に、前記第1のIGBT及び前記第2のスイッチング素子を常時オンにし、前記第4のIGBTを前記第7デューティ比でスイッチングさせるとともに、前記第3のスイッチング素子を前記第8デューティ比でスイッチングさせる請求項2に記載の電力変換装置。
Both ends of a DC power source (60) are connected to the pair of DC side connection terminals,
Both ends of the AC load (50) are connected to the pair of AC side connection terminals,
The controller is
When the polarity of the AC voltage detected by the AC voltage detection means is positive, the third IGBT and the fourth switching element are always turned on, and the second IGBT is switched at a seventh duty ratio. Switching the first switching element with an eighth duty ratio;
When the polarity of the AC voltage detected by the AC voltage detection means is negative, the first IGBT and the second switching element are always turned on, and the fourth IGBT is switched at the seventh duty ratio. The power converter according to claim 2, wherein the third switching element is switched at the eighth duty ratio.
前記一対の直流側接続端子には直流電源の両端がそれぞれ接続され、
前記一対の交流側接続端子には交流負荷の両端がそれぞれ接続されており、
前記制御装置は、
前記交流電圧検出手段により検出された交流電圧の極性が正の場合に、前記第3のIGBT及び前記第4のスイッチング素子を常時オンにするとともに、前記直流電圧検出手段により検出された直流電圧が前記交流電圧の絶対値よりも小さいときは、前記第2のIGBTを第9デューティ比でスイッチングさせ且つ前記第1のスイッチング素子を常時オンにし、前記直流電圧が前記交流電圧の絶対値よりも大きいときは、前記第1のスイッチング素子を第10デューティ比でスイッチングさせ、
前記交流電圧検出手段により検出された交流電圧の極性が負の場合に、前記第1のIGBT及び前記第2のスイッチング素子を常時オンにするとともに、前記直流電圧検出手段により検出された直流電圧が前記交流電圧の絶対値よりも小さいときは、前記第4のIGBTを前記第9デューティ比でスイッチングさせ且つ前記第3のスイッチング素子を常時オンにし、前記直流電圧が前記交流電圧の絶対値よりも大きいときは、前記第3のスイッチング素子を前記第10デューティ比でスイッチングさせる請求項2に記載の電力変換装置。
Both ends of a DC power source are connected to the pair of DC side connection terminals,
Both ends of the AC load are connected to the pair of AC side connection terminals,
The controller is
When the polarity of the AC voltage detected by the AC voltage detecting means is positive, the third IGBT and the fourth switching element are always turned on, and the DC voltage detected by the DC voltage detecting means is When smaller than the absolute value of the AC voltage, the second IGBT is switched at a ninth duty ratio and the first switching element is always turned on, and the DC voltage is larger than the absolute value of the AC voltage. When the first switching element is switched at the 10th duty ratio,
When the polarity of the AC voltage detected by the AC voltage detecting means is negative, the first IGBT and the second switching element are always turned on, and the DC voltage detected by the DC voltage detecting means is When smaller than the absolute value of the AC voltage, the fourth IGBT is switched at the ninth duty ratio and the third switching element is always turned on, and the DC voltage is higher than the absolute value of the AC voltage. 3. The power conversion device according to claim 2, wherein when larger, the third switching element is switched at the tenth duty ratio. 4.
前記一対の直流側接続端子には直流電源の両端がそれぞれ接続され、
前記一対の交流側接続端子には交流負荷の両端がそれぞれ接続されており、
前記制御装置は、
前記交流電圧検出手段により検出された交流電圧の極性が正の場合に、前記第3のIGBT及び前記第4のスイッチング素子を常時オンにするとともに、前記直流電圧検出手段により検出された直流電圧が前記交流電圧の絶対値よりも小さいときは、前記第2のIGBTを第11デューティ比でスイッチングさせ且つ前記第1のスイッチング素子を第12デューティ比でスイッチングさせ、前記直流電圧が前記交流電圧の絶対値よりも大きいときは、前記第1のスイッチング素子を前記第12デューティ比でスイッチングさせ、
前記交流電圧検出手段により検出された交流電圧の極性が負の場合に、前記第1のIGBT及び前記第2のスイッチング素子を常時オンにするとともに、前記直流電圧検出手段により検出された直流電圧が前記交流電圧の絶対値よりも小さいときは、前記第4のIGBTを前記第11デューティ比でスイッチングさせ且つ前記第3のスイッチング素子を前記第12デューティ比でスイッチングさせ、前記直流電圧が前記交流電圧の絶対値よりも大きいときは、前記第3のスイッチング素子を前記第12デューティ比でスイッチングさせる請求項2に記載の電力変換装置。
Both ends of a DC power source are connected to the pair of DC side connection terminals,
Both ends of the AC load are connected to the pair of AC side connection terminals,
The controller is
When the polarity of the AC voltage detected by the AC voltage detecting means is positive, the third IGBT and the fourth switching element are always turned on, and the DC voltage detected by the DC voltage detecting means is When the AC voltage is smaller than the absolute value, the second IGBT is switched at the 11th duty ratio and the first switching element is switched at the 12th duty ratio, and the DC voltage is the absolute voltage of the AC voltage. If greater than the value, the first switching element is switched at the twelfth duty ratio;
When the polarity of the AC voltage detected by the AC voltage detecting means is negative, the first IGBT and the second switching element are always turned on, and the DC voltage detected by the DC voltage detecting means is When the absolute value of the AC voltage is smaller, the fourth IGBT is switched at the eleventh duty ratio and the third switching element is switched at the twelfth duty ratio, and the DC voltage is the AC voltage. 3. The power conversion device according to claim 2, wherein the third switching element is switched at the twelfth duty ratio when the absolute value is larger than the absolute value of.
前記第2のIGBT及び前記第4のIGBTの一方がオフとなる前に他方がオンとなる請求項3〜8のいずれかに記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 3, wherein the other IGBT is turned on before one of the second IGBT and the fourth IGBT is turned off. 前記第1のIGBT及び前記第3のIGBTの一方がオフとなる前に他方がオンとなる請求項9〜11のいずれかに記載の電力変換装置。   The power converter according to any one of claims 9 to 11, wherein one of the first IGBT and the third IGBT is turned on before the other is turned off.
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