JP2015508277A - 電圧変換器 - Google Patents

Abstract

【解決手段】本発明は、複数の双方向変換セル(303) を備えた電圧変換器(100) に関しており、各双方向変換セルは、一次回路(307,Wp)及び一次回路から分離した二次回路(308,Ws)を有しており、各回路は、電圧変換器から出力電圧を供給するために個々に起動されることができ、電圧変換器は、一次回路から二次回路に電力を伝送するために、起動した双方向変換セルの制御と、二次回路から一次回路に電力を伝送するために、起動していない双方向変換セルの制御とを第１の動作モードで行うべく構成された少なくとも１つの制御回路(306) を更に備えている。

Description

本開示は、DC−DC電圧変換器に関しており、更に具体的には、出力電圧の供給に関与するために個々に起動され得る複数の基本変換セルを備えた設定可能な変換器を目的とする。基本変換セルの動作が絶縁変圧器の一次巻線及び二次巻線間での電力伝送のサイクルの実行に基づいている変換器が、本明細書では特に考慮されている。

同一の変圧比又は異なる変圧比を有して、直流入力電圧の交流出力電圧への変換に関与するために個々に起動され得る複数の基本変換セルを備えた設定可能な電圧変換器が、例えば米国特許出願公開第2007／0159862 号明細書に既に提示されている。電圧変換器の全変圧比は、起動する基本変換セルの選択によって決まる。この種の電圧変換器は、様々な範囲の入力電圧を受けることができるという利点、及び／又は様々な範囲の出力電圧を供給することができるという利点を有する。

米国特許出願公開第2010／314937号明細書

実際、電圧変換器の動作を停止することなく既に切り離されている基本変換セルを動的に再起動することは、多くの問題をもたらす可能性が高い。実際には、複数の基本変換セルを備えた設定可能な変換器では、各基本変換セルは一般に、自身の入力端子間に入力容量性素子を有している。基本変換セルが切り離されているとき、この基本変換セルの入力容量性素子は、例えば自身の誘電性空間に必然的に起こる漏出により放電する傾向があり、このような放電により、基本変換セルが再起動すると、望ましくない電圧ピーク又は電流ピークになる場合がある。更に、基本変換セルの入力容量性素子が完全に放電した場合、例えば、基本変換セルが長期間切り離されたままであると、外部電源から電力を供給することなく基本変換セルを再起動すること（基本変換セルの再起動）が不可能になるかもしれない。

そのため、設定可能な変換器は一般に、特には起動していない基本変換セルの入力容量性素子の適切な充電レベルを維持する専用の少なくとも１つの二次電源を備えている。より一般には、設定可能な変換器は、切り離された基本変換セルを再起動するために少なくとも１つの二次電源を備えている。このため、変換器の複雑さ、嵩高さ及びコストが増大する。

従って、本発明の実施形態の目的は、公知の変換器の欠点の少なくとも一部を克服する、出力電圧の供給に関与するために個々に起動され得る複数の基本変換セルを備えた設定可能な変換器を提供することである。

本発明の実施形態の目的は、停止した基本変換セルを再起動するために外部電源の使用を必要としない変換器を提供することである。

本発明の実施形態の目的は、出力電圧の供給に関与しない基本変換セルの入力容量性素子の放電による再設定の問題を解決すべく、外部電源を使用する必要がない変換器を提供することである。

本発明の実施形態の目的は、変換器の設定が何であれ、変換性能を、特には品質係数及び電力効率を十分最適化することを可能にする構造体を備えた変換器を提供することである。

従って、本発明の実施形態は、一次回路及び該一次回路から分離した二次回路を夫々有しており、電圧変換器の出力電圧の供給に関与するために個々に起動され得る複数の双方向変換セルと、前記一次回路から前記二次回路に電力を伝送するために、起動した双方向変換セルの制御と、前記二次回路から前記一次回路に電力を伝送するために、起動していない双方向変換セルの制御とを第１の動作モードで同時に行うべく構成された少なくとも１つの制御回路とを備えていることを特徴とする電圧変換器を提供する。

本発明の実施形態によれば、複数の前記一次回路は、前記電圧変換器の第１端子及び第２端子間に直列接続されており、複数の前記二次回路は、前記電圧変換器の第３端子及び第４端子間に並列接続されている。

本発明の実施形態によれば、前記少なくとも１つの制御回路は、前記二次回路から前記一次回路に電力を伝送するために、起動した双方向変換セル及び起動していない双方向変換セルを第２の動作モードで制御すべく更に構成されている。

本発明の実施形態によれば、前記双方向変換セルは夫々、前記一次回路の側で前記双方向変換セルの第１入力端子及び第２入力端子間に入力容量性素子を更に有している。

本発明の実施形態によれば、前記双方向変換セルは夫々、起動スイッチと、前記入力容量性素子の電圧で動作する前記起動スイッチを作動させるための回路とを有している。

本発明の実施形態によれば、前記双方向変換セルは夫々、前記二次回路の側で前記双方向変換セルの第１出力端子及び第２出力端子間に出力容量性素子を更に有している。

本発明の実施形態によれば、各双方向変換セルの一次回路及び二次回路は、互いに結合された一次巻線及び二次巻線を有している。

本発明の実施形態によれば、各双方向変換セルの一次回路は、フルブリッジとして組み立てられた４つのチョッパースイッチを有しており、前記一次巻線は、前記フルブリッジの２つのアーム部の中間点を接続している。

本発明の実施形態によれば、各双方向変換セルは、前記入力容量性素子の電圧で動作する前記一次回路のチョッパースイッチを作動させるための回路を更に有している。

本発明の実施形態によれば、各双方向変換セルの二次回路は、フルブリッジとして組み立てられた４つのチョッパースイッチを有しており、前記二次巻線は前記フルブリッジの２つのアーム部の中間点を接続している。

本発明の別の実施形態は、上述したタイプの複数の電圧変換器を備えており、該電圧変換器毎に少なくとも４つの接続素子を有しており、該接続素子は夫々、前記電圧変換器の第１端子、第２端子、第３端子及び第４端子に接続されていることを特徴とする構成要素を提供する。

本発明の別の実施形態は、一次回路及び該一次回路から分離した二次回路を夫々有しており、電圧変換器の出力電圧の供給に関与するために個々に起動され得る複数の双方向変換セルを備えた前記電圧変換器を制御する方法であって、前記一次回路から前記二次回路に電力を伝送するために、起動した双方向変換セルの制御と、前記二次回路から前記一次回路に電力を伝送するために、起動していない双方向変換セルの制御とを同時に行うことを特徴とする方法を提供する。

前述及び他の特徴及び利点を、添付図面を参照して本発明を限定するものではない特定の実施形態について以下に詳細に説明する。

設定可能な変換器の一例を示す簡略化された電気回路図である。 設定可能な変換器の別の一例を示す電気回路図である。 設定可能な変換器の実施形態を示す簡略化された電気回路図である。 図３と関連して述べられているタイプの設定可能な変換器の実施形態を示す更に詳細な電気回路図である。

明瞭化のために、同一の要素は異なる図面において同一の参照番号で示されている。更に、本発明の理解に有用な要素のみが示され説明されている。特に、説明された設定可能な変換器を用いてなされ得る様々な用途は述べられておらず、このような変換器は、DC−DC電圧変換器の公知の用途全てに適合する。

図１は、複数のDC−DC基本変換セル103 を備えた、前述の米国特許出願公開第2007／0159862 号明細書に述べられているタイプの変換器100 の一例を示す簡略図である。基本変換セル103 の動作は、絶縁変圧器の一次巻線及び二次巻線間での電力伝送のサイクルの実行に基づいている。各基本変換セルは、変換器の入力端子E1及び入力端子E2間に印加される入力電圧V_IN の、変換器の出力端子S1及び出力端子S2間に供給される出力電圧V_OUTへの変換に関与するために個々に起動され得る。

各基本変換セル103 は、２つの入力端子e1及び入力端子e2と、２つの出力端子s1及び出力端子s2とを備えている。複数の基本変換セル103 の入力は、変換器の入力端子E1及び入力端子E2間に直列接続されている。より具体的には、直列接続された基本変換セル103 の入力端子e1は夫々、前に配置された基本変換セル103 の入力端子e2に接続されており、直列接続された基本変換セルの内の第１の基本変換セル103 の入力端子e1は、変換器の入力端子E1に接続されており、直列接続された基本変換セルの内の最後の基本変換セル103 の入力端子e2は、変換器の入力端子E2に接続されている。複数の基本変換セル103 の出力は、変換器の出力端子S1及び出力端子S2間に並列接続されている。より具体的には、基本変換セルの出力端子s1は変換器の出力端子S1に接続されており、基本変換セルの出力端子s2は、変換器の出力端子S2に接続されている。

各基本変換セル103 は、図１に示されているように配置されて関連付けられた２つの設定スイッチSW1 ，SW2 を備えている。設定スイッチSW1 は基本変換セルの入力端子e1と直列接続されており、より具体的には、直列接続された基本変換セルの内の第１の基本変換セルでは基本変換セルの入力端子e1及び変換器の入力端子E1間に接続されており、他の基本変換セルでは基本変換セルの入力端子e1、及び直列接続された基本変換セルの内の前の階層に配置された基本変換セルの入力端子e2間に接続されている。設定スイッチSW2 は基本変換セルの入力と並列であり、より具体的には、入力端子e2と、入力端子e1に接続されていない、設定スイッチSW1 の端子との間に配置されている。基本変換セル103 が起動し、この基本変換セルに関連した設定スイッチSW1 及び設定スイッチSW2 が夫々オン及びオフされると、この基本変換セル103 は出力電圧V_OUTの供給に関与する。基本変換セル103 が切り離され（又は停止し）、この基本変換セルに関連した設定スイッチSW1 及び設定スイッチSW2 が夫々オフ及びオンされると、出力電圧V_OUTの供給に関与しない。

設定スイッチを制御するための回路105 （ラダー型スイッチ制御部）が、基本変換セル103 の起動又は切り離し（停止）を制御するために設けられている。回路105 は、変換器の入力電圧V_IN 及び出力電圧V_OUTの画像の内の一及び／又は他の画像を入力として受けて、出力電圧V_OUTを制御すべく変換器の全変圧比を調整するために基本変換セルを（リアルタイムで）起動するか又は動的に切り離す。言い換えれば、変換器の設定が、所与の電圧の設定値を常時順守するために入力電圧V_IN 及び／又は出力電圧V_OUTのレベルによって制御されてもよい。

このような変換器では、各基本変換セルは一般に、自身の入力端子e1，e2間に入力容量性素子を有している。切り離された（起動していない）基本変換セルを再起動し得るために、より具体的には、切り離された基本変換セルの入力容量性素子の放電による再設定の問題を回避するために、入力容量性素子を適切な充電レベルで維持すべく少なくとも１つの二次電源（不図示）を設けることが必要である。

図２は、前述の特許出願に述べられているタイプの変換器200 の別の一例を示す図である。変換器200 は、単一の出力セル202 に結合された複数の入力セル201 を備えている。

各入力セル201 は一次回路を備えており、この一次回路は、一次巻線W_pと、入力セルの入力端子e1及び入力端子e2間のフルブリッジとして組み立てられた４つの遮断スイッチSW3,SW4,SW5,SW6 とを有している。一次巻線W_pは、フルブリッジの２つのアーム部の中間点を接続している。一次巻線の共振周波数を設定するために、容量性且つ誘導性の共振素子（不図示）が、フルブリッジのアーム部間に一次巻線W_pと直列接続されてもよい。各入力セル201 は、一次回路の入力電圧を設定するために自身の入力端子e1，e2間に入力容量性素子C_in を更に備えている。

出力セル202 は二次回路を備えており、この二次回路は、二次巻線W_s及び整流回路を有しており、整流回路の入力は、二次巻線W_sの端子に接続されており、整流回路の出力は、出力セル202 の出力端子s1，s2に接続されている。二次巻線W_sは、変換器の全ての入力セル201 の一次巻線W_pと磁気的に結合されている。整流回路は、２つのダイオードD1，D2を有する回路である。出力セル202 は、自身の出力端子s1，s2間に出力容量性素子C_outを更に備えている。

複数の入力セル201 は、変換器の入力端子E1及び入力端子E2（入力電圧V_IN が印加される端子）間に直列接続されている。出力セル202 の出力端子s1及び出力端子s2は、変換器の出力端子S1及び出力端子S2（出力電圧V_OUTを供給する端子）に夫々接続されている。各入力セル201 は、図１の一例のように配置されて関連付けられた２つの設定スイッチSW1 ，SW2 を備えている。図１の一例のように、入力セル201 が起動し、この入力セルに関連した設定スイッチSW1 ，SW2 が夫々オン及びオフされると、出力電圧V_OUTの供給に関与し、入力セル201 が切り離され、この入力セルに関連した設定スイッチSW1 ，SW2 が夫々オフ及びオンされると、出力電圧V_OUTの供給に関与しない。

設定スイッチSW1 ，SW2 を制御するための回路205 （ラダー型スイッチ制御部）が、入力セル201 の起動又は切り離しを制御するために設けられている。チョッパースイッチSW3 ，SW4 ，SW5 ，SW6 を制御するための回路206 （共振スイッチ制御部）が、起動した入力セル201 夫々の一次回路から出力セル202 の共通の二次回路への電力伝送を制御するために設けられている。

変換器200 の入力セル201 が切り離されるか又は停止すると、この入力セル201 のチョッパースイッチSW3 ，SW4 ，SW5 ，SW6 を制御し続けて、入力セルの入力容量性素子C_in を適切な充電レベルで維持し、変換器の再設定に関する突入電流の問題を抑止する。

しかしながら、変換器200 の欠点は、この変換器が単一の二次回路に結合されて個々に起動され得る複数の一次回路を備えているという事実に起因する。これは必然的に、変換性能を著しく変えることになり、変換器のある設定では特には品質係数及び電力効率を著しく変えることになる。

図３は、複数のDC−DC基本変換セル303 、すなわち、少なくとも２つの変換セル303 を備えた設定可能な変換器300 の実施形態を示す簡略化された電気回路図であり、各変換セル303 は、変換器の入力端子E1及び入力端子E2間に印加された入力電圧V_IN の、変換器の出力端子S1及び出力端子S2間に供給される出力端子V_OUTへの変換に関与するために個々に起動され得る。

各変換セル303 は、２つの入力端子e1及び入力端子e2を有する入力セル301 と、入力セル301 に結合されて２つの出力端子s1及び出力端子s2を有する１つの出力セル302 とを備えている。入力セル301 は一次回路を有しており、この一次回路は、変圧器の一次巻線W_pと、入力セルの入力端子e1及び入力端子e2間で受けた直流電圧（DC）を一次巻線W_pに供給される可変電圧（AC）に変換することができる回路307 とを有している。入力セル301 は、一次回路の入力に印加される電圧を設定するために自身の入力端子e1，e2間に入力容量性素子C_in を更に有している。出力セル302 は二次回路を有しており、この二次回路は、入力セル301 の一次巻線W_pに結合された二次巻線W_sと、二次巻線W_sで受けた可変電圧（AC）を、出力セル302 の出力端子s1及び出力端子s2間に接続された出力容量性素子C_outに供給される直流電圧（DC）に整流することが可能な回路308 とを有している。

従って、単一の二次回路に結合された複数の一次回路を備えた図２の変換器200 とは異なり、変換器300 は、２つずつ結合された複数の一次回路及び複数の二次回路を備えている。

例えば、図１の一例に述べられているように、入力セル301 は、変換器の入力端子E1及び入力端子E2（入力電圧V_IN が印加される端子）間に直列接続されており、出力セル302 は、変換器の出力端子S1及び出力端子S2（出力電圧V_OUTが供給される端子）間に並列接続されている。この例では、各変換セル303 は、図１の一例のように配置されて関連付けられた２つの設定スイッチSW1 ，SW2 を備えている。従って、変換セル303は、この変換セルに関連した設定スイッチSW1 ，SW2 が夫々オン及びオフされると出力電圧V_OUTの供給に関与するために起動し、変換セル303 が切り離されるか又は停止し、この変換セルに関連した設定スイッチSW1 ，SW2 が夫々オフ及びオンされると出力電圧V_OUTの供給に関与しない。図示された一例では、設定スイッチSW1 が対応する入力セルの入力端子e1に接続されていることに注目すべきである。変形例として、設定スイッチSW1 を入力セルの入力端子e2に直列接続してもよい（すなわち、図３の図面で入力セルの上部の入力分岐ではなく底部の入力分岐に接続してもよい）。

設定スイッチを制御するための制御回路305 （設定スイッチ制御部）が、基本変換セル303 の起動又は切り離しを制御するために設けられている。基本変換セルを制御するための制御回路306 （変換セル制御部）が、出力電圧V_OUTの供給に関与すべく、起動した変換セルの一次回路から二次回路への電力伝送を制御するために設けられている。

実施形態の態様によれば、基本変換セル303 は双方向であり、すなわち、各基本変換セル303 は、直流電圧が入力端子e1及び入力端子e2間に印加されると一次回路から二次回路に電力を伝送するか、又は、直流電圧が出力端子s1及び出力端子s2間に印加されると二次回路から一次回路に電力を伝送すべく制御され得る。言い換えれば、基本変換セルの回路308 は、二次巻線W_sで受けた可変電圧（AC）を基本変換セルの出力端子s1及び出力端子s2間に供給される直流電圧（DC）に整流することができるだけでなく、基本変換セルの出力端子s1及び出力端子s2間に印加された直流電圧（DC）を二次巻線W_sに供給される可変電圧（AC）に変換すべく更に制御されてもよい。更に、基本変換セルの回路307 は、入力端子e1及び入力端子e2間で受けた直流電圧（DC）を一次巻線W_pに供給される可変電圧（AC）に変換することができるだけでなく、一次巻線W_pで受けた可変電圧（AC）を基本変換セルの入力端子e1及び入力端子e2間に供給される直流電圧（DC）に整流すべく更に制御されてもよい。

実施形態の別の態様によれば、起動していない複数の変換セル303 の入力容量性素子C_in 間の適切な充電レベルを維持すべく、出力電圧V_OUTの供給に関与しない変換セル303 （切り離された変換セル）を制御して該変換セル303 の二次回路から一次回路に電力を伝送する。この例では、制御回路306 は、起動した変換セルを制御して該変換セルの一次回路から二次回路に電力を伝送するだけでなく、切り離された変換セルを制御して該変換セルの二次回路から一次回路に電力を伝送するようにも構成されている。言い換えれば、制御回路306 は、一次回路から二次回路に電力を伝送するために、起動した変換セルの制御と、二次回路から一次回路に電力を伝送するために、起動していない変換セルの制御とを同一の動作モードで同時に行うべく構成されている。

変換器300 の利点は、出力電圧の供給に関与しない基本変換セルの入力容量性素子C_in を適切な充電レベル（又は電圧レベル）で維持することが可能になり、これにも関わらず、特にはこの機能に専用の外部の電源を設けることなく、変換器の再設定の問題を回避するということである。

変換器300 の別の利点は、各基本変換セル303 が、互いに結合された自身の一次回路及び二次回路を有しているということである。従って、変換性能、特には品質係数及び電力効率が、基本変換セル毎に最適化され得る。このため、少なくとも変換器のある設定では、複数の一次回路に結合された単一の二次回路を備えた、図２と関連して述べられているタイプの変換器より性能が遥かに優れている。

変換器300 の別の利点は、変換器300 が完全に双方向であるということである。特に、全ての変換セル303 が、起動しているか否かに関係無く、変換器の出力端子S1及び出力端子S2間に印加された直流入力電圧を変換器の入力端子E1及び入力端子E2間に供給される直流出力電圧に変換するために、変換セルの二次回路から一次回路に電力を伝送すべく制御されるという変換器300 の使用モードが提供されてもよい。この場合、既に述べた使用モードのように、起動した変換セルは出力電圧の供給に関与し、変換器によって作動する負荷（不図示）に特に依存する量の電力を伝送し、切り離された変換セルは、出力電圧の供給に関与せず、入力容量性素子C_in の充電を維持するために必要な量の電力のみを伝送する。

好ましい実施形態では、各変換セルの設定スイッチSW1 及び設定スイッチSW2 は、変換セルの他の素子、例えば変換セルのチョッパ素子と共に集積回路チップに設けられている。この集積回路チップは、迅速な切替を保証してスイッチSW1 −SW6 による損失を最小限に抑えるために増幅回路を更に備えている。集積回路チップは、変換セルのチョッパースイッチの位相シフトを変えることによって、例えば変換セルの変換係数の制御、変換セルの電流レベルの制御及び／又は変換セルの電流の流れ方向の制御の機能を実行する制御回路を更に備えてもよい。この集積回路チップ、特には（スイッチSW1 −SW6 を厳密に制御する回路とも称される）スイッチSW1 −SW6 に関連した増幅回路及び制御回路は、変換セルの入力容量性素子C_in に蓄えられた電力で（すなわち、入力端子e1及び入力端子e2間の電圧で）作動してもよい。この場合、変換セルの外側の回路、すなわち図示された一例における制御回路305 及び制御回路306 は変換セルに制御信号（変換セルの起動又は停止、変換セルの動作方向、変換係数又は変換セルの電流レベルの値など）を与えるだけである。言い換えれば、制御回路306 （変換セル制御部）の全て又は一部が、変換セル303 に局所的に移され、入力容量性素子C_in に蓄えられた電力で作動することが可能である。実施形態では、変換器の切り離された変換セル（二次回路から一次回路に電力を伝送する変換セル）の変換係数が、変換セルを効果的に再起動することが可能な最適値で停止した変換セルの入力端子e1及び入力端子e2間の電圧を維持するために（特には、変換セルの一次段階を短絡させる設定スイッチSW2 の最適なバイアスを維持するために）選択されてもよい。

図４は、図３と関連して述べられているタイプの設定可能な変換器400 の実施形態を更に詳細に示す電気回路図である。特には、図３と比較して、基本変換セルの一次段階制御回路307 及び二次段階制御回路308 を詳細に述べている。図３と関連して既に述べられている要素は以下に再度詳細に述べていない。

各基本変換セル303 では、一次段階制御回路307 が、基本変換セルの入力端子e1及び入力端子e2間にフルブリッジとして組み立てられた４つのチョッパースイッチSW3 ，SW4 ，SW5 ，SW6 を有している。一次巻線W_pが、フルブリッジの２つのアーム部の中間点を接続している。容量性且つ誘導性の共振素子（不図示）が、一次回路の共振周波数を設定するために一次巻線W_pと直列接続されてもよい。更に、各基本変換セル303 では、二次段階制御回路308 が、基本変換セルの出力端子s1及び出力端子s2間にフルブリッジとして組み立てられた４つのチョッパースイッチSW7 ，SW8 ，SW9 ，SW10を有している。二次巻線W_sが、フルブリッジの２つのアーム部の中間点を接続している。容量性且つ誘導性の共振素子（不図示）が、二次回路の共振周波数を設定するために二次巻線W_sと直列接続されてもよい。

スイッチSW1 −SW10は、双方向の電流スイッチ、例えばMOS トランジスタである。一次段階制御回路307 のチョッパースイッチSW3 −SW6 は、変換セル303 の入力端子e1及び入力端子e2間に印加された直流入力電圧を一次巻線W_pに供給される可変電圧に変換する（一次回路から二次回路に電力を伝送する）ために、又は、一次巻線W_pで受けた可変電圧を変換セル303 の入力端子e1及び入力端子e2間に供給される直流電圧に整流する（二次回路から一次回路に電力を伝送する）ために制御されてもよい。更に、二次段階制御回路308 のチョッパースイッチSW7 −SW10は、二次巻線W_sで受けた可変電圧を変換セル303 の出力端子s1及び出力端子s2間に供給される直流電圧に整流する（一次回路から二次回路に電力を伝送する）ために、又は、変換セル303 の出力端子s1及び出力端子s2間に印加された直流電圧を二次巻線W_sに供給される可変電圧に変換する（二次回路から一次回路に電力を伝送する）ために制御されてもよい。例えば、変換器の電源がオンである段階で、スイッチSW1 −SW6 又はスイッチSW7 −SW10の切替を適切に制御するために十分な電力がない状態では、整流及び電力伝送は、MOS トランジスタに組み込まれているダイオードによって行なわれることに注目すべきである。

一例として、基本変換セル303 の電力伝送方向を反転するために、制御回路306 が、一次回路のスイッチの切替と二次回路のスイッチの切替との位相シフトを変えるように構成されてもよい。制御回路306 は更に、チョッパースイッチSW3 −SW10のスイッチング周波数及び／又はスイッチングデューティサイクルを変えるように構成されてもよい。一又は複数の前述のパラメータ（位相シフト、スイッチング周波数及びスイッチングデューティサイクル）を変えることによって、基本変換セルの変圧比を略公称変圧比に調整することが可能であることに注目すべきである。このため、変換器を更に設定することが可能になる。言い換えれば、各基本変換セルの変換係数又は電流比が個々に設定可能である。一例として、位相基準が、基本変換セルの二次回路によって基本変換セル毎に定義されてもよく、基本変換セルは、二次回路のスイッチに対して一次回路のスイッチの位相シフトを変えることにより設定されてもよい。この場合、変換器の二次回路が全て同相で動作してもよく、又は変形例として（あり得る制御信号フィルタ処理を容易にする）位相シフトで動作してもよい。

本発明の特定の実施形態を述べている。様々な変更、調整及び改良が当業者に容易に想起される。

特に、本発明は、図４と関連して述べられている基本変換セル303 の一例に限定されない。より一般的には、各基本変換セルが、互いに結合されて、基本変換セルの入力端子を基本変換セルの出力端子から絶縁する変圧器を形成する一次回路及び二次回路を備えているという条件、且つ、各基本変換セルが電流の点で双方向であるという条件下では、基本変換セルの構造体が何であれ、上述したタイプの変換器を形成することは当業者の技能の範囲内である。

更に、単一の構成要素によってもたらされる変換の可能性を増大させるために、図３及び４に関連して述べられているタイプの複数の設定可能な変換器を備え、変換器毎に設けられた２つの入力端子及び２つの出力端子と、変換器の設定スイッチ及びチョッパースイッチを制御するための少なくとも１つの制御回路とを更に備えた構成要素を形成することは、当業者の技能の範囲内である。構成要素は、変換器毎に１つの制御回路を備えてもよく、又は全ての変換器に共通の制御回路を備えてもよいことに注目すべきである。変形例として、制御回路は、構成要素の外側にあってもよく、一又は複数の構成要素の変換器を制御してもよい。変換器同士を関連付けるか否かの選択、及び変換器同士を（入力で直列若しくは並列に、出力で直列若しくは並列に）関連付ける方法は、ユーザに任せられてもよく、関連付けは、例えば構成要素の接触要素をはんだ付けすることによりなされてもよい（接触要素は、接続パッド、接触用隆起部又は何らかの他の既知の接続要素であってもよい）。

Claims (12)

1. 一次回路(307,W_p)及び該一次回路から分離した二次回路(308,W_s)を夫々有しており、電圧変換器の出力電圧の供給に関与するために個々に起動され得る複数の双方向変換セル(303) と、
   前記一次回路から前記二次回路に電力を伝送するために、起動した双方向変換セルの制御と、前記二次回路から前記一次回路に電力を伝送するために、起動していない双方向変換セルの制御とを第１の動作モードで同時に行うべく構成された少なくとも１つの制御回路(306) と
   を備えていることを特徴とする電圧変換器(300) 。
2. 複数の前記一次回路は、前記電圧変換器の第１端子(E1)及び第２端子(E2)間に直列接続されており、
   複数の前記二次回路は、前記電圧変換器の第３端子(S1)及び第４端子(S2)間に並列接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電圧変換器(300) 。
3. 前記少なくとも１つの制御回路(306) は、前記二次回路から前記一次回路に電力を伝送するために、起動した双方向変換セル及び起動していない双方向変換セルを第２の動作モードで制御すべく更に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の電圧変換器(300) 。
4. 前記双方向変換セル(303) は夫々、前記一次回路の側で前記双方向変換セルの第１入力端子(e1)及び第２入力端子(e2)間に入力容量性素子(C_in) を更に有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電圧変換器(300) 。
5. 前記双方向変換セル(303) は夫々、起動スイッチ(SW1,SW2) と、前記入力容量性素子(C_in) の電圧で動作する前記起動スイッチを作動させるための回路とを有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電圧変換器(300) 。
6. 前記双方向変換セル(303) は夫々、前記二次回路の側で前記双方向変換セルの第１出力端子(s1)及び第２出力端子(s2)間に出力容量性素子(C_out)を更に有していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電圧変換器(300) 。
7. 各双方向変換セルの一次回路及び二次回路は、互いに結合された一次巻線(W_p)及び二次巻線(W_s)を有していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電圧変換器(300) 。
8. 各双方向変換セル(303) の一次回路は、フルブリッジとして組み立てられた４つのチョッパースイッチ(SW3,SW4,SW5,SW6) を有しており、前記一次巻線(W_p)は、前記フルブリッジの２つのアーム部の中間点を接続していることを特徴とする請求項７に記載の電圧変換器(300) 。
9. 各双方向変換セル(303) は、前記入力容量性素子(C_in) の電圧で動作する前記一次回路のチョッパースイッチを作動させるための回路を更に有していることを特徴とする請求項４を引用する請求項８に記載の電圧変換器(300) 。
10. 各双方向変換セル(303) の二次回路は、フルブリッジとして組み立てられた４つのチョッパースイッチ(SW7,SW8,SW9,SW10)を有しており、前記二次巻線(W_s)は前記フルブリッジの２つのアーム部の中間点を接続していることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の電圧変換器(300) 。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の複数の電圧変換器(300) を備えており、
    該電圧変換器毎に少なくとも４つの接続素子を有しており、
    該接続素子は夫々、前記電圧変換器の第１端子(E1)、第２端子(E2)、第３端子(S1)及び第４端子(S2)に接続されていることを特徴とする構成要素。
12. 一次回路(307,W_p)及び該一次回路から分離した二次回路(308,W_s)を夫々有しており、電圧変換器の出力電圧の供給に関与するために個々に起動され得る複数の双方向変換セル(303) を備えた前記電圧変換器(300) を制御する方法であって、
    前記一次回路から前記二次回路に電力を伝送するために、起動した双方向変換セルの制御と、前記二次回路から前記一次回路に電力を伝送するために、起動していない双方向変換セルの制御とを同時に行うことを特徴とする方法。

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