JP2016149896A

JP2016149896A - AC-DC converter and control circuit

Info

Publication number: JP2016149896A
Application number: JP2015026517A
Authority: JP
Inventors: 将義廣田; Masayoshi Hirota; 圭司田代; Keiji Tashiro
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2015-02-13
Filing date: 2015-02-13
Publication date: 2016-08-18

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an insulation type AC-DC converter capable of attaining device downsizing by reducing the number of components.SOLUTION: An AC-DC converter 1 comprises: first and second DC-DC converters 5 and 6 which are connected in parallel to an output terminal pair of a rectifier circuit 4; an output capacitor C2 for smoothing a DC voltage resulting from DC/DC conversion; and a control circuit 7. Each of the DC-DC converters includes a reactor L1, a full bridge circuit, transformers 52 and 62 in which primary coils 52a and 62a are connected to an output terminal pair of the full bridge circuit, and a diode bridge in which an input terminal pair is connected to secondary coils 52b and 62b of the transformers 52 and 62 and an output terminal pair is connected to both terminals of the output capacitor C2. The control circuit 7 performs control in such a manner that, while any one of the full bridge circuits outputs an AC voltage, positive and negative AC voltages are switched by short-circuiting a leg of the other full bridge circuit.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、並列接続された複数の絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを備えるＡＣ−ＤＣコンバータ及び制御回路に関する。 The present invention relates to an AC-DC converter and a control circuit including a plurality of isolated DC-DC converters connected in parallel.

家庭用の商用電源から供給された交流電圧を直流電圧に変換する絶縁型のＡＣ−ＤＣコンバータを搭載し、該ＡＣ−ＤＣコンバータにて変換された直流電圧でバッテリを充電するプラグインハイブリッド車（PHEV:Plug-in Hybrid Electric Vehicle）及び電気自動車（EV:electric vehicle）が普及している。 A plug-in hybrid vehicle equipped with an insulated AC-DC converter that converts an AC voltage supplied from a commercial power source for household use into a DC voltage, and that charges a battery with the DC voltage converted by the AC-DC converter ( PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) and electric vehicle (EV) are popular.

特許文献１には、交流電圧を直流電圧に変換する絶縁型のＡＣ−ＤＣコンバータが開示されている。該ＡＣ−ＤＣコンバータは、ＰＦＣ（Power Factor Correction）回路付きＡＣ−ＤＣコンバータ及び絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータを備える。ＰＦＣ回路付きＡＣ−ＤＣコンバータは、整流及び昇圧のためのリアクトル及びブリッジ回路を備える。またＰＦＣ回路付きＡＣ−ＤＣコンバータと、ＤＣ−ＤＣコンバータとの間には、リップル電圧を低減させるためのコンデンサが介装されている。ＤＣ−ＤＣコンバータは絶縁トランスと、絶縁トランスの前段に設けられたフルブリッジ回路と、後段に設けられたダイオードブリッジとを有する。ＰＦＣ回路付きＡＣ−ＤＣコンバータは、商用電源の交流電圧を昇圧及び整流する。ＰＦＣ回路付きＡＣ−ＤＣコンバータにて整流された電圧は、フルブリッジ回路によりを高周波の交流電圧に変換される。変換された交流電圧は絶縁トランスを経て、整流回路によりバッテリ電圧の直流電圧に変換される。
また、ＡＣ−ＤＣコンバータに求められる高出力化に伴い、ＰＦＣ回路付きＡＣ−ＤＣコンバータ及びＤＣ−ＤＣコンバータを構成するスイッチング素子及びダイオードを２列、３列と並列的に接続することが行われる。 Patent Document 1 discloses an insulating AC-DC converter that converts an AC voltage into a DC voltage. The AC-DC converter includes an AC-DC converter with a PFC (Power Factor Correction) circuit and an insulation type DC-DC converter. The AC-DC converter with a PFC circuit includes a reactor and a bridge circuit for rectification and boosting. A capacitor for reducing the ripple voltage is interposed between the AC-DC converter with a PFC circuit and the DC-DC converter. The DC-DC converter includes an insulating transformer, a full bridge circuit provided in the preceding stage of the insulating transformer, and a diode bridge provided in the subsequent stage. An AC-DC converter with a PFC circuit boosts and rectifies an AC voltage of a commercial power supply. The voltage rectified by the AC-DC converter with a PFC circuit is converted into a high-frequency AC voltage by the full bridge circuit. The converted AC voltage is converted into a battery voltage DC voltage by a rectifier circuit through an insulating transformer.
Further, with the increase in output required for AC-DC converters, switching elements and diodes constituting the AC-DC converter with a PFC circuit and the DC-DC converter are connected in parallel in two rows and three rows. .

特開２００９−２１３２０２号公報JP 2009-213202 A

ところで、特許文献１に記載のＡＣ−ＤＣコンバータは、ＰＦＣ回路付きＡＣ−ＤＣコンバータにてＡＣ／ＤＣ変換を行い、更にＤＣ−ＤＣコンバータにてＤＣ／ＤＣ変換を行う構成であるため、スイッチング制御による変換回数が多くなり効率が悪化するという問題があった。
また、部品点数が多く、ＡＣ−ＤＣコンバータが大型化するという問題があった。
更に、高出力化に伴い、リップル電圧を低減させるためのコンデンサが大型化するという問題があった。 By the way, since the AC-DC converter of patent document 1 is the structure which performs AC / DC conversion with an AC-DC converter with a PFC circuit, and also DC / DC conversion with a DC-DC converter, switching control There is a problem that the number of conversions due to increases the efficiency.
There is also a problem that the number of parts is large and the AC-DC converter is enlarged.
Furthermore, there is a problem that the capacitor for reducing the ripple voltage is increased in size as the output is increased.

本願の目的は、ＰＦＣ回路付きＡＣ−ＤＣコンバータ及びＤＣ−ＤＣコンバータを接続する構成に比べて、部品点数を削減し、装置の小型化を図ることができる絶縁型のＡＣ−ＤＣコンバータ及び制御回路を提供することを目的とする。 An object of the present application is to provide an isolated AC-DC converter and control circuit capable of reducing the number of components and downsizing the apparatus as compared with a configuration in which an AC-DC converter with a PFC circuit and a DC-DC converter are connected. The purpose is to provide.

本発明の一態様に係るＡＣ−ＤＣコンバータは、交流電圧を整流する整流回路と、該整流回路の出力端子対に並列接続されており、該整流回路から出力された電圧をＤＣ／ＤＣ変換する絶縁型の第１ＤＣ−ＤＣコンバータ及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータと、前記第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータにて変換された直流電圧を平滑するコンデンサと、前記第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を制御する制御回路とを備えるＡＣ−ＤＣコンバータであって、各ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記整流回路の出力端子対の一端子に一端が接続されたコイルと、該コイルの他端及び前記整流回路の出力端子対の他端子に、入力端子対が接続されたフルブリッジ回路と、該フルブリッジ回路の出力端子対に一次コイルが接続されたトランスと、該トランスの二次コイルに入力端子対が接続され、出力端子対が前記コンデンサの両端子に接続されたダイオードブリッジとを備え、前記制御回路は、前記フルブリッジ回路のレグが短絡するように該フルブリッジ回路のスイッチングを制御する短絡制御部と、該短絡制御部が前記フルブリッジ回路のレグを短絡させた後、前記フルブリッジ回路から出力する交流電圧の位相が反転するように該フルブリッジ回路のスイッチングを制御する位相反転制御部とを備え、前記短絡制御部は、前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路が交流電圧を出力している間に、前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路を短絡させ、前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路が交流電圧を出力している間に、前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路を短絡させる。 An AC-DC converter according to an aspect of the present invention is connected in parallel to a rectifier circuit that rectifies an alternating voltage and an output terminal pair of the rectifier circuit, and performs DC / DC conversion on the voltage output from the rectifier circuit. Insulation type first DC-DC converter and second DC-DC converter, capacitor for smoothing DC voltage converted by the first and second DC-DC converters, and operation of the first and second DC-DC converters Each of the DC-DC converters includes a coil having one end connected to one terminal of the output terminal pair of the rectifier circuit, the other end of the coil, and the rectifier circuit. A full bridge circuit having an input terminal pair connected to the other terminal of the output terminal pair, a transformer having a primary coil connected to the output terminal pair of the full bridge circuit, and the transformer And a diode bridge having an output terminal pair connected to both terminals of the capacitor, and the control circuit includes a full bridge circuit so that the legs of the full bridge circuit are short-circuited. A short-circuit control unit that controls switching of the bridge circuit; and after the short-circuit control unit short-circuits the legs of the full-bridge circuit, the phase of the AC voltage output from the full-bridge circuit is inverted. A phase inversion control unit that controls switching, and the short-circuit control unit includes a full bridge circuit of the second DC-DC converter while the full bridge circuit of the first DC-DC converter outputs an AC voltage. The first DC-DC converter is short-circuited while the full-bridge circuit of the second DC-DC converter outputs an AC voltage. To short-circuit a full bridge circuit.

本発明の一態様に係る制御回路は、交流電圧を整流する整流回路と、該整流回路の出力端子対に並列接続されており、該整流回路から出力された電圧をＤＣ／ＤＣ変換する絶縁型の第１ＤＣ−ＤＣコンバータ及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータと、前記第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータにて変換された直流電圧を平滑するコンデンサとを備え、各ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記整流回路の出力端子対の一端子に一端が接続されたコイルと、該コイルの他端及び前記整流回路の出力端子対の他端子に、入力端子対が接続されたフルブリッジ回路と、該フルブリッジ回路の出力端子対に一次コイルが接続されたトランスと、該トランスの二次コイルに入力端子対が接続され、出力端子対が前記コンデンサの両端子に接続されたダイオードブリッジとを備えるＡＣ−ＤＣコンバータの動作を制御する制御回路であって、前記フルブリッジ回路のレグが短絡するように該フルブリッジ回路のスイッチングを制御する短絡制御部と、該短絡制御部が前記フルブリッジ回路のレグを短絡させた後、前記フルブリッジ回路から出力する交流電圧の位相が反転するように該フルブリッジ回路のスイッチングを制御する位相反転制御部とを備え、前記短絡制御部は、前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路が交流電圧を出力している間に、前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路を短絡させ、前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路が交流電圧を出力している間に、前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路を短絡させる。 A control circuit according to one embodiment of the present invention includes a rectifier circuit that rectifies an AC voltage, and an isolation type that is connected in parallel to an output terminal pair of the rectifier circuit and that performs DC / DC conversion on the voltage output from the rectifier circuit. The first DC-DC converter and the second DC-DC converter, and a capacitor for smoothing the DC voltage converted by the first and second DC-DC converters, each DC-DC converter outputs an output of the rectifier circuit A coil having one end connected to one terminal of a terminal pair, a full bridge circuit having an input terminal pair connected to the other end of the coil and the other terminal of the output terminal pair of the rectifier circuit, and an output of the full bridge circuit A transformer having a primary coil connected to a terminal pair, a diode bridge having an input terminal pair connected to a secondary coil of the transformer, and an output terminal pair connected to both terminals of the capacitor; A control circuit for controlling the operation of an AC-DC converter provided with a short-circuit control unit that controls switching of the full-bridge circuit so that a leg of the full-bridge circuit is short-circuited, and the short-circuit control unit is the full-bridge circuit A phase inversion control unit that controls switching of the full-bridge circuit so that the phase of the AC voltage output from the full-bridge circuit is inverted after the leg of the first bridge is short-circuited, and the short-circuit control unit includes the first DC -While the full bridge circuit of the DC converter outputs an alternating voltage, the full bridge circuit of the second DC-DC converter is short-circuited, and the full bridge circuit of the second DC-DC converter outputs an alternating voltage. In the meantime, the full bridge circuit of the first DC-DC converter is short-circuited.

なお、本願は、このような特徴的な処理部を備えるコンバータ及び制御回路として実現することができるだけでなく、かかる特徴的な処理をステップとする制御方法として実現したり、かかるステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現したりすることができる。また、コンバータ及び制御回路の一部又は全部を実現する半導体集積回路として実現したり、コンバータ及び制御回路を含むその他のシステムとして実現したりすることができる。 Note that the present application can be realized not only as a converter and a control circuit having such a characteristic processing unit, but also as a control method using such characteristic processing as a step, or executing such a step on a computer. It can be realized as a program for making it happen. Further, it can be realized as a semiconductor integrated circuit that realizes part or all of the converter and the control circuit, or can be realized as another system including the converter and the control circuit.

上記によれば、ＰＦＣ回路付きＡＣ−ＤＣコンバータ及びＤＣ−ＤＣコンバータを接続する構成に比べて、部品点数を削減し、装置の小型化を図ることができる絶縁型のＡＣ−ＤＣコンバータ及び制御回路を提供することが可能となる。 According to the above, the insulation type AC-DC converter and control circuit that can reduce the number of components and reduce the size of the device as compared with the configuration in which the AC-DC converter with a PFC circuit and the DC-DC converter are connected. Can be provided.

本発明の実施形態に係るＡＣ−ＤＣコンバータの一構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one structural example of the AC-DC converter which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る制御回路の一構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one structural example of the control circuit which concerns on embodiment of this invention. 第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータの一動作例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the operation example of the 1st and 2nd DC-DC converter. スイッチング制御の方法を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the method of switching control. 本実施形態における力率改善及びリップル電流の低減効果を示すグラフである。It is a graph which shows the power factor improvement in this embodiment, and the reduction effect of a ripple current. 従来手法における力率改善及びリップル電流を示すグラフである。It is a graph which shows the power factor improvement and ripple current in a conventional method.

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。また、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。 [Description of Embodiment of the Present Invention]
First, embodiments of the present invention will be listed and described. Moreover, you may combine arbitrarily at least one part of embodiment described below.

（１）本発明の一態様に係るＡＣ−ＤＣコンバータは、交流電圧を整流する整流回路と、該整流回路の出力端子対に並列接続されており、該整流回路から出力された電圧をＤＣ／ＤＣ変換する絶縁型の第１ＤＣ−ＤＣコンバータ及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータと、前記第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータにて変換された直流電圧を平滑するコンデンサと、前記第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を制御する制御回路とを備えるＡＣ−ＤＣコンバータであって、各ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記整流回路の出力端子対の一端子に一端が接続されたコイルと、該コイルの他端及び前記整流回路の出力端子対の他端子に、入力端子対が接続されたフルブリッジ回路と、該フルブリッジ回路の出力端子対に一次コイルが接続されたトランスと、該トランスの二次コイルに入力端子対が接続され、出力端子対が前記コンデンサの両端子に接続されたダイオードブリッジとを備え、前記制御回路は、前記フルブリッジ回路のレグが短絡するように該フルブリッジ回路のスイッチングを制御する短絡制御部と、該短絡制御部が前記フルブリッジ回路のレグを短絡させた後、前記フルブリッジ回路から出力する交流電圧の位相が反転するように該フルブリッジ回路のスイッチングを制御する位相反転制御部とを備え、前記短絡制御部は、前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路が交流電圧を出力している間に、前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路を短絡させ、前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路が交流電圧を出力している間に、前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路を短絡させる。 (1) An AC-DC converter according to an aspect of the present invention is connected in parallel to a rectifier circuit that rectifies an alternating voltage and an output terminal pair of the rectifier circuit, and the voltage output from the rectifier circuit is converted to a DC / DC converter. Insulated first DC-DC converter and second DC-DC converter for DC conversion, capacitor for smoothing DC voltage converted by the first and second DC-DC converters, and the first and second DC-DC converters Each of the DC-DC converters includes a coil having one end connected to one terminal of the output terminal pair of the rectifier circuit, the other end of the coil, and A full bridge circuit in which an input terminal pair is connected to the other terminal of the output terminal pair of the rectifier circuit; a transformer in which a primary coil is connected to the output terminal pair of the full bridge circuit; A diode bridge in which an input terminal pair is connected to a secondary coil of the transformer and an output terminal pair is connected to both terminals of the capacitor, and the control circuit includes the full bridge circuit so that the legs of the full bridge circuit are short-circuited. A short-circuit control unit that controls switching of the bridge circuit; and after the short-circuit control unit short-circuits the legs of the full-bridge circuit, the phase of the AC voltage output from the full-bridge circuit is inverted. A phase inversion control unit that controls switching, and the short-circuit control unit includes a full bridge circuit of the second DC-DC converter while the full bridge circuit of the first DC-DC converter outputs an AC voltage. The first DC-DC converter is short-circuited while the full bridge circuit of the second DC-DC converter outputs an alternating voltage. To short-circuit the full-bridge circuit of the inverter.

本願にあっては、入力された交流電圧は整流回路で整流され、第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータにそれぞれ入力される。第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路は、整流回路で整流された電圧をスイッチング制御によって交流電圧に変換する。変換された交流電圧はトランスを経て、ダイオードブリッジにより所望の電圧の直流電圧に変換される。また、第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータはリアクトル、即ちコイルを備えており、スイッチング制御によって昇圧された交流電圧をトランスに与えることができる。本願によれば、スイッチング制御によってＡＣ／ＤＣ変換を行うＡＣ−ＤＣコンバータを備えないため、該ＡＣ−ＤＣコンバータ用スイッチング素子の部品点数を削減することができる。
第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータは同様の構成であり、同様にしてＤＣ／ＤＣ変換を行うが、制御回路は、異なるタイミングで第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータをスイッチング制御している。具体的には、制御回路は、交流電圧の正負を逆転させる際、第１ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路が交流電圧を出力している間に、第２ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路を短絡させる。同様にして、制御回路は、第２ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路が交流電圧を出力している間に、第１ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路を短絡させる。従って、コンデンサには、少なくとも第１ＤＣ−ＤＣコンバータ又は第２ＤＣ−ＤＣコンバータのいずれか一方から出力された交流電圧が与えられる。
仮に、第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータを同一タイミングでスイッチング制御した場合、同じタイミングで第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路のレグが短絡するため、コンデンサに流出入するリップル電流が大きくなる。
従って、本願によればコンデンサに流出入するリップル電流を低減させることができ、コンデンサを小型化することができる。
なお、本態様は、２つのＤＣ−ＤＣコンバータを並列接続させる例に限定されるものでは無く、３つ以上のＤＣ−ＤＣコンバータを前記整流回路の出力端子対に並列接続させた構成も、本態様に含まれる。 In the present application, the input AC voltage is rectified by the rectifier circuit and input to the first and second DC-DC converters. The full bridge circuits of the first and second DC-DC converters convert the voltage rectified by the rectifier circuit into an AC voltage by switching control. The converted AC voltage is converted into a DC voltage of a desired voltage by a diode bridge through a transformer. Further, the first and second DC-DC converters are provided with a reactor, that is, a coil, and can supply an AC voltage boosted by switching control to the transformer. According to the present application, since the AC-DC converter that performs AC / DC conversion by switching control is not provided, the number of parts of the switching element for the AC-DC converter can be reduced.
The first and second DC-DC converters have the same configuration and perform DC / DC conversion in the same manner, but the control circuit performs switching control of the first and second DC-DC converters at different timings. Specifically, the control circuit short-circuits the full bridge circuit of the second DC-DC converter while the full bridge circuit of the first DC-DC converter outputs the AC voltage when reversing the polarity of the AC voltage. . Similarly, the control circuit short-circuits the full bridge circuit of the first DC-DC converter while the full bridge circuit of the second DC-DC converter outputs an AC voltage. Therefore, an AC voltage output from at least one of the first DC-DC converter and the second DC-DC converter is applied to the capacitor.
If the switching control of the first and second DC-DC converters is performed at the same timing, the leg of the full bridge circuit of the first and second DC-DC converters is short-circuited at the same timing, so the ripple current flowing into and out of the capacitor is large. Become.
Therefore, according to the present application, the ripple current flowing into and out of the capacitor can be reduced, and the capacitor can be miniaturized.
Note that this aspect is not limited to an example in which two DC-DC converters are connected in parallel, and a configuration in which three or more DC-DC converters are connected in parallel to the output terminal pair of the rectifier circuit is also possible. Included in embodiments.

（２）前記制御回路は、前記第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路を同周期でスイッチング制御しており、前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路のスイッチングタイミングは、前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路のスイッチングタイミングに対して４分の１周期遅延又は進行している構成が好ましい。 (2) The control circuit performs switching control of the full bridge circuit of the first and second DC-DC converters in the same cycle, and the switching timing of the full bridge circuit of the first DC-DC converter is the second DC- A configuration in which a quarter cycle delay or progress is made with respect to the switching timing of the full bridge circuit of the DC converter is preferable.

本願にあっては、第１ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路のスイッチングタイミングを、前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路のスイッチングタイミングに対して４分の１周期遅延又は進行させる。従って、態様（１）と同様の理由で、コンデンサに流出入するリップル電流を低減させることができる。各フルブリッジ回路のスイッチングタイミングを４分の１周期ずらすことによって、コンデンサに流出入する電流の変動を最小にすることができ、コンデンサをより小型化することができる。 In the present application, the switching timing of the full bridge circuit of the first DC-DC converter is delayed or advanced by a quarter cycle with respect to the switching timing of the full bridge circuit of the second DC-DC converter. Therefore, the ripple current flowing into and out of the capacitor can be reduced for the same reason as in the aspect (1). By shifting the switching timing of each full-bridge circuit by a quarter period, the fluctuation of the current flowing into and out of the capacitor can be minimized, and the capacitor can be further downsized.

（３）本発明の一態様に係る制御回路は、交流電圧を整流する整流回路と、該整流回路の出力端子対に並列接続されており、該整流回路から出力された電圧をＤＣ／ＤＣ変換する絶縁型の第１ＤＣ−ＤＣコンバータ及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータと、前記第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータにて変換された直流電圧を平滑するコンデンサとを備え、各ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記整流回路の出力端子対の一端子に一端が接続されたコイルと、該コイルの他端及び前記整流回路の出力端子対の他端子に、入力端子対が接続されたフルブリッジ回路と、該フルブリッジ回路の出力端子対に一次コイルが接続されたトランスと、該トランスの二次コイルに入力端子対が接続され、出力端子対が前記コンデンサの両端子に接続されたダイオードブリッジとを備えるＡＣ−ＤＣコンバータの動作を制御する制御回路であって、前記フルブリッジ回路のレグが短絡するように該フルブリッジ回路のスイッチングを制御する短絡制御部と、該短絡制御部が前記フルブリッジ回路のレグを短絡させた後、前記フルブリッジ回路から出力する交流電圧の位相が反転するように該フルブリッジ回路のスイッチングを制御する位相反転制御部とを備え、前記短絡制御部は、前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路が交流電圧を出力している間に、前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路を短絡させ、前記第２ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路が交流電圧を出力している間に、前記第１ＤＣ−ＤＣコンバータのフルブリッジ回路を短絡させる。 (3) A control circuit according to an aspect of the present invention is connected in parallel to a rectifier circuit that rectifies an alternating voltage and an output terminal pair of the rectifier circuit, and converts a voltage output from the rectifier circuit to a DC / DC converter. First DC-DC converter and second DC-DC converter of insulation type, and a capacitor for smoothing the DC voltage converted by the first and second DC-DC converters, and each DC-DC converter includes the rectifier A coil having one end connected to one terminal of an output terminal pair of the circuit, a full bridge circuit having an input terminal pair connected to the other end of the coil and the other terminal of the output terminal pair of the rectifier circuit, and the full bridge A transformer having a primary coil connected to the output terminal pair of the circuit, a diode bridge having an input terminal pair connected to the secondary coil of the transformer, and an output terminal pair connected to both terminals of the capacitor. A short-circuit control unit that controls the operation of the full-bridge circuit so that the legs of the full-bridge circuit are short-circuited, and the short-circuit control unit A phase inversion control unit that controls switching of the full bridge circuit so as to invert the phase of the AC voltage output from the full bridge circuit after shorting the legs of the full bridge circuit, While the full bridge circuit of the first DC-DC converter outputs an AC voltage, the full bridge circuit of the second DC-DC converter is short-circuited, and the full bridge circuit of the second DC-DC converter outputs an AC voltage. During this time, the full bridge circuit of the first DC-DC converter is short-circuited.

本願にあっては、態様（１）と同様、スイッチング制御によってＡＣ／ＤＣ変換を行うＡＣ−ＤＣコンバータを備えないため、該ＡＣ−ＤＣコンバータ用スイッチング素子の部品点数を削減することができる。また、本願によればコンデンサに流出入するリップル電流を低減させることができ、コンデンサを小型化することができる。 In the present application, similarly to the aspect (1), since the AC-DC converter that performs AC / DC conversion by switching control is not provided, the number of parts of the switching element for the AC-DC converter can be reduced. In addition, according to the present application, the ripple current flowing into and out of the capacitor can be reduced, and the capacitor can be reduced in size.

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係るＡＣ−ＤＣコンバータの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 [Details of the embodiment of the present invention]
Specific examples of the AC-DC converter according to the embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to these illustrations, is shown by the claim, and intends that all the changes within the meaning and range equivalent to a claim are included.

図１は本発明の実施形態に係るＡＣ−ＤＣコンバータ１の一構成例を示す回路図である。本実施の形態に係るＡＣ−ＤＣコンバータ１は、絶縁型であり、例えば、プラグインハイブリッド車及び電気自動車に搭載される。ＡＣ−ＤＣコンバータ１は、ノイズフィルタ（Ｎ／Ｆ）３と、整流回路４と、該整流回路４の出力端子対に並列接続された絶縁型の第１ＤＣ−ＤＣコンバータ５及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータ６と、第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータ５，６にて変換された直流電圧を平滑する出力コンデンサＣ２と、各コンバータのスイッチング制御を行う制御回路７とを備える。 FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of an AC-DC converter 1 according to an embodiment of the present invention. The AC-DC converter 1 according to the present embodiment is an insulating type, and is mounted on, for example, a plug-in hybrid vehicle and an electric vehicle. The AC-DC converter 1 includes a noise filter (N / F) 3, a rectifier circuit 4, and an insulated first DC-DC converter 5 and a second DC-DC converter connected in parallel to the output terminal pair of the rectifier circuit 4. 6, an output capacitor C 2 that smoothes the DC voltage converted by the first and second DC-DC converters 5, 6, and a control circuit 7 that performs switching control of each converter.

ノイズフィルタ３は入力端子Ｔ１，Ｔ２を備え、第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータ５，６には共通の出力端子Ｔ３，Ｔ４が設けられている。入力端子Ｔ１，Ｔ２には交流電源が接続される。入力端子Ｔ１，Ｔ２に交流電圧が印加された場合、交流電圧は整流回路４によって整流される。第１ＤＣ−ＤＣコンバータ５は、整流された電圧を高周波の交流電圧に変換して変圧し、変圧後の交流電圧を直流電圧に整流して出力端子Ｔ３，Ｔ４から出力する。第２ＤＣ−ＤＣコンバータ６も同様にしてＤＣ／ＤＣ変換された直流電圧を出力端子Ｔ３，Ｔ４から出力する。出力端子Ｔ３，Ｔ４にはバッテリ２が接続されており、出力端子Ｔ３，Ｔ４から出力された直流電圧によって該バッテリ２は充電される。 The noise filter 3 includes input terminals T1 and T2, and the first and second DC-DC converters 5 and 6 are provided with common output terminals T3 and T4. An AC power supply is connected to the input terminals T1 and T2. When an AC voltage is applied to the input terminals T1 and T2, the AC voltage is rectified by the rectifier circuit 4. The first DC-DC converter 5 converts the rectified voltage into a high-frequency AC voltage and transforms it, rectifies the AC voltage after the transformation into a DC voltage, and outputs it from the output terminals T3 and T4. Similarly, the second DC-DC converter 6 outputs a DC / DC converted DC voltage from the output terminals T3 and T4. The battery 2 is connected to the output terminals T3 and T4, and the battery 2 is charged by the DC voltage output from the output terminals T3 and T4.

ノイズフィルタ３は入力端子Ｔ１，Ｔ２に印加された交流電圧に含まれる高周波ノイズを除去し、ノイズが除去された交流電圧を整流回路４に印加する回路である。ノイズフィルタ３の出力端子対には入力コンデンサＣ１の各端が接続されている。 The noise filter 3 is a circuit that removes high-frequency noise contained in the AC voltage applied to the input terminals T1 and T2 and applies the AC voltage from which the noise has been removed to the rectifier circuit 4. Each end of the input capacitor C <b> 1 is connected to the output terminal pair of the noise filter 3.

整流回路４は例えばダイオードブリッジ回路である。ダイオードブリッジは２つの順接続されたダイオードからなる直列回路を２組並列させた回路構成である。整流回路４の入力端子対は、ノイズフィルタ３の出力端子対に接続されている。整流回路４の出力端子対には、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ５と、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ６とが並列接続されている。 The rectifier circuit 4 is, for example, a diode bridge circuit. The diode bridge has a circuit configuration in which two sets of series circuits each including two forward-connected diodes are arranged in parallel. The input terminal pair of the rectifier circuit 4 is connected to the output terminal pair of the noise filter 3. A first DC-DC converter 5 and a second DC-DC converter 6 are connected in parallel to the output terminal pair of the rectifier circuit 4.

第１ＤＣ−ＤＣコンバータ５は、整流回路４から出力された電圧を所望の電圧にＤＣ／ＤＣ変換すると共に、スイッチングＰＷＭ制御によって、力率の改善を図る回路である。第１ＤＣ−ＤＣコンバータ５は、リアクトルＬ１、第１フルブリッジ回路５１、トランス５２及び第１ダイオードブリッジ５３を備える。リアクトルＬ１はコイルである。第１フルブリッジ回路５１は４つのスイッチング素子Ｚ１１，Ｚ１２，Ｚ１３，Ｚ１４で構成される。スイッチング素子Ｚ１１，Ｚ１２，Ｚ１３，Ｚ１４は例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）又はＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）等のパワーデバイスである。以下、本実施の形態ではスイッチング素子Ｚ１１，Ｚ１２，Ｚ１３，Ｚ１４をＩＧＢＴとして説明する。 The first DC-DC converter 5 is a circuit that performs DC / DC conversion of the voltage output from the rectifier circuit 4 to a desired voltage, and improves the power factor by switching PWM control. The first DC-DC converter 5 includes a reactor L 1, a first full bridge circuit 51, a transformer 52, and a first diode bridge 53. Reactor L1 is a coil. The first full bridge circuit 51 includes four switching elements Z11, Z12, Z13, and Z14. The switching elements Z11, Z12, Z13, and Z14 are power devices such as IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor). Hereinafter, in the present embodiment, switching elements Z11, Z12, Z13, and Z14 will be described as IGBTs.

整流回路４の正出力端子にはリアクトルＬ１の一端が接続されている。リアクトルＬ１の他端はスイッチング素子Ｚ１１，Ｚ１２のコレクタに接続している。スイッチング素子Ｚ１１，Ｚ１２のエミッタはそれぞれスイッチング素子Ｚ１３，Ｚ１４のコレクタに接続している。整流回路４の負出力端子はスイッチング素子Ｚ１３，Ｚ１４のエミッタに接続している。 One end of the reactor L1 is connected to the positive output terminal of the rectifier circuit 4. The other end of the reactor L1 is connected to the collectors of the switching elements Z11 and Z12. The emitters of the switching elements Z11 and Z12 are connected to the collectors of the switching elements Z13 and Z14, respectively. The negative output terminal of the rectifier circuit 4 is connected to the emitters of the switching elements Z13 and Z14.

トランス５２は、磁気結合した複数のコイル、例えば１次コイル５２ａ及び２次コイル５２ｂを備える。１次コイル５２ａの一端はスイッチング素子Ｚ１１のエミッタ及びスイッチング素子Ｚ１３のコレクタに接続され、１次コイル５２ａの他端はスイッチング素子Ｚ１２のエミッタ及びスイッチング素子Ｚ１４のコレクタに接続されている。第１フルブリッジ回路５１から出力された交流電圧が１次コイル５２ａに印加されると、該１次コイル５２ａにて交番磁束が発生し、該交番磁束によって２次コイル５２ｂに変圧された交流電圧が生ずる。 The transformer 52 includes a plurality of magnetically coupled coils, for example, a primary coil 52a and a secondary coil 52b. One end of the primary coil 52a is connected to the emitter of the switching element Z11 and the collector of the switching element Z13, and the other end of the primary coil 52a is connected to the emitter of the switching element Z12 and the collector of the switching element Z14. When the alternating voltage output from the first full bridge circuit 51 is applied to the primary coil 52a, an alternating magnetic flux is generated in the primary coil 52a, and the alternating voltage transformed into the secondary coil 52b by the alternating magnetic flux. Will occur.

第１ダイオードブリッジ５３は、トランス５２の２次コイル５２ｂに誘起された交流電圧を直流電圧に変換する回路である。第１ダイオードブリッジ５３はダイオードＤ１５，Ｄ１６，Ｄ１７，Ｄ１８を備える。トランス５２を構成する２次コイル５２ｂの一端はダイオードＤ１５のアノードと、ダイオードＤ１７のカソードとに接続し、２次コイル５２ｂの他端はダイオードＤ１６のアノードと、ダイオードＤ１８のカソードとに接続している。
ダイオードＤ１５，Ｄ１６のカソードは出力端子Ｔ３に接続している。ダイオードＤ１５，Ｄ１６のアノードはそれぞれダイオードＤ１７，Ｄ１８のカソードに接続している。ダイオードＤ１７，Ｄ１８のアノードは出力端子Ｔ４に接続している。また、ダイオードＤ１５，Ｄ１６のカソードには出力コンデンサＣ２の一端が接続され、該出力コンデンサＣ２の他端はダイオードＤ１７，Ｄ１８のアノードが接続されている。
出力コンデンサＣ２は、第１ダイオードブリッジ５３から出力される直流電圧を平滑化するための素子である。 The first diode bridge 53 is a circuit that converts an AC voltage induced in the secondary coil 52 b of the transformer 52 into a DC voltage. The first diode bridge 53 includes diodes D15, D16, D17, and D18. One end of the secondary coil 52b constituting the transformer 52 is connected to the anode of the diode D15 and the cathode of the diode D17, and the other end of the secondary coil 52b is connected to the anode of the diode D16 and the cathode of the diode D18. Yes.
The cathodes of the diodes D15 and D16 are connected to the output terminal T3. The anodes of the diodes D15 and D16 are connected to the cathodes of the diodes D17 and D18, respectively. The anodes of the diodes D17 and D18 are connected to the output terminal T4. One end of the output capacitor C2 is connected to the cathodes of the diodes D15 and D16, and the anodes of the diodes D17 and D18 are connected to the other end of the output capacitor C2.
The output capacitor C2 is an element for smoothing the DC voltage output from the first diode bridge 53.

第２ＤＣ−ＤＣコンバータ６は、第１ＤＣ−ＤＣコンバータと同様の構成であり、リアクトルＬ２、第２フルブリッジ回路６１、トランス６２、及び第２ダイオードブリッジ６３を備える。第２フルブリッジ回路６１は４つのスイッチング素子Ｚ２１，Ｚ２２，Ｚ２３，Ｚ２４で構成され、第２ダイオードブリッジ６３は４つのダイオードＤ２５，Ｄ２６，Ｄ２７，Ｄ２８で構成されている。リアクトルＬ２はコイルである。 The second DC-DC converter 6 has the same configuration as the first DC-DC converter, and includes a reactor L2, a second full bridge circuit 61, a transformer 62, and a second diode bridge 63. The second full bridge circuit 61 is configured by four switching elements Z21, Z22, Z23, and Z24, and the second diode bridge 63 is configured by four diodes D25, D26, D27, and D28. Reactor L2 is a coil.

整流回路４の正出力端子にはリアクトルＬ２の一端が接続されている。リアクトルＬ２の他端はスイッチング素子Ｚ２１，Ｚ２２のコレクタに接続している。スイッチング素子Ｚ２１，Ｚ２２のエミッタはそれぞれスイッチング素子Ｚ２３，Ｚ２４のコレクタに接続している。整流回路４の負出力端子はスイッチング素子Ｚ２３，Ｚ２４のエミッタに接続している。 One end of the reactor L <b> 2 is connected to the positive output terminal of the rectifier circuit 4. The other end of the reactor L2 is connected to the collectors of the switching elements Z21 and Z22. The emitters of the switching elements Z21 and Z22 are connected to the collectors of the switching elements Z23 and Z24, respectively. The negative output terminal of the rectifier circuit 4 is connected to the emitters of the switching elements Z23 and Z24.

トランス６２は、磁気結合した複数のコイル、例えば１次コイル６２ａ及び２次コイル６２ｂを備える。１次コイル６２ａの一端はスイッチング素子Ｚ２１のエミッタ及びスイッチング素子Ｚ２３のコレクタに接続され、１次コイル６２ａの他端はスイッチング素子Ｚ２２のエミッタ及びスイッチング素子Ｚ２４のコレクタに接続されている。 The transformer 62 includes a plurality of magnetically coupled coils, for example, a primary coil 62a and a secondary coil 62b. One end of the primary coil 62a is connected to the emitter of the switching element Z21 and the collector of the switching element Z23, and the other end of the primary coil 62a is connected to the emitter of the switching element Z22 and the collector of the switching element Z24.

トランス６２を構成する２次コイル６２ｂの一端はダイオードＤ２５のアノードと、ダイオードＤ２７のカソードとに接続し、２次コイル６２ｂの他端はダイオードＤ２６のアノードと、ダイオードＤ２８のカソードとに接続している。
ダイオードＤ２５，Ｄ２６のカソードは出力端子Ｔ３に接続している。ダイオードＤ２５，Ｄ２６のアノードはそれぞれダイオードＤ２７，Ｄ２８のカソードに接続している。ダイオードＤ２７，Ｄ２８のアノードは出力端子Ｔ４に接続している。また、ダイオードＤ２５，Ｄ２６のカソードには、出力コンデンサＣ２の一端が接続され、該出力コンデンサＣ２の他端はダイオードＤ２７，Ｄ２８のアノードが接続されている。 One end of the secondary coil 62b constituting the transformer 62 is connected to the anode of the diode D25 and the cathode of the diode D27, and the other end of the secondary coil 62b is connected to the anode of the diode D26 and the cathode of the diode D28. Yes.
The cathodes of the diodes D25 and D26 are connected to the output terminal T3. The anodes of the diodes D25 and D26 are connected to the cathodes of the diodes D27 and D28, respectively. The anodes of the diodes D27 and D28 are connected to the output terminal T4. One end of the output capacitor C2 is connected to the cathodes of the diodes D25 and D26, and the anodes of the diodes D27 and D28 are connected to the other end of the output capacitor C2.

また、ＡＣ−ＤＣコンバータ１は、整流回路４に入出力する交流電圧を検出するＡＣ電圧検出部７０ａを備える。ＡＣ電圧検出部７０ａは、入力端子Ｔ２と、ノイズフィルタ３が有する入力端子対の一端子とを接続する導線に設けられており、該導線の電圧、つまり整流回路４に印加される交流電圧に相当する信号を制御回路７へ出力するものである。例えば、ＡＣ電圧検出部７０ａは前記導線の電圧を分圧する分圧抵抗を含み、分圧された電圧を制御回路７へ出力する回路である。なお、分圧された電圧を増幅器で増幅して制御回路７へ出力しても良いし、電圧をＡＤ変換し、ＡＤ変換された電圧値を制御回路７に出力するように構成しても良い。
またＡＣ−ＤＣコンバータ１は、整流回路４に入出力する電流を検出するＡＣ電流検出部７０ｂを備える。ＡＣ電流検出部７０ｂはノイズフィルタ３と、整流回路４とを接続する導線に設けられており、整流回路４に入出力する電流に相当する信号を制御回路７に出力するものである。ＡＣ電流検出部７０ｂは例えばカレントトランスを含み、該カレントトランスによって変換された電流を電圧に変換して制御回路７へ出力する回路である。
更に、ＡＣ−ＤＣコンバータ１は、バッテリ２に入出力する電流を検出するＤＣ電流検出部７０ｃを備える。ＤＣ電流検出部７０ｃは第１ダイオードブリッジ５３の一端子と、出力端子Ｔ４とを接続する導線に設けられており、バッテリ２に入出力する電流に相当する信号を制御回路７に出力するものである。 In addition, the AC-DC converter 1 includes an AC voltage detection unit 70 a that detects an AC voltage input to and output from the rectifier circuit 4. The AC voltage detection unit 70 a is provided on a conducting wire that connects the input terminal T <b> 2 and one terminal of the input terminal pair included in the noise filter 3, and converts the voltage of the conducting wire, that is, the AC voltage applied to the rectifier circuit 4. A corresponding signal is output to the control circuit 7. For example, the AC voltage detection unit 70 a is a circuit that includes a voltage dividing resistor that divides the voltage of the conducting wire and outputs the divided voltage to the control circuit 7. The divided voltage may be amplified by an amplifier and output to the control circuit 7, or the voltage may be AD converted and the AD converted voltage value may be output to the control circuit 7. .
The AC-DC converter 1 includes an AC current detection unit 70 b that detects a current input to and output from the rectifier circuit 4. The AC current detection unit 70 b is provided on a conducting wire connecting the noise filter 3 and the rectifier circuit 4, and outputs a signal corresponding to the current input to and output from the rectifier circuit 4 to the control circuit 7. The AC current detection unit 70 b is a circuit that includes, for example, a current transformer, converts the current converted by the current transformer into a voltage, and outputs the voltage to the control circuit 7.
Furthermore, the AC-DC converter 1 includes a DC current detection unit 70 c that detects a current input to and output from the battery 2. The DC current detection unit 70c is provided on a conductive wire connecting one terminal of the first diode bridge 53 and the output terminal T4, and outputs a signal corresponding to the current input / output to / from the battery 2 to the control circuit 7. is there.

図２は本発明の実施形態に係る制御回路７の一構成例を示すブロック図である。制御回路７は、該制御回路７の各構成部の動作を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）等の制御部７１を備える。制御部７１には、バスを介して、ＲＡＭ７２、記憶部７３、通信部７４、インタフェース７５、及びスイッチング制御のタイミングを計時するための計時部７６が接続されている。 FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the control circuit 7 according to the embodiment of the present invention. The control circuit 7 includes a control unit 71 such as a CPU (Central Processing Unit) that controls the operation of each component of the control circuit 7. The control unit 71 is connected to a RAM 72, a storage unit 73, a communication unit 74, an interface 75, and a timing unit 76 for measuring timing of switching control via a bus.

記憶部７３は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）等の不揮発性メモリであり、本実施の形態に係るスイッチング制御を行うための制御プログラムを記憶している。
また、制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能に記録された可搬式メディアであるＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）−ＲＯＭ、ＢＤ（Blu-ray（登録商標）Disc）、ハードディスクドライブ又はソリッドステートドライブ等の記録媒体に記録されており、制御部７１が記録媒体から、制御プログラムを読み出し、記憶部７３に記憶させても良い。
更に、通信網に接続されている図示しない外部コンピュータから本発明に係る制御プログラムを、通信部７４を介して取得し、記憶部７３に記憶させても良い。 The storage unit 73 is a non-volatile memory such as an EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM), and stores a control program for performing switching control according to the present embodiment.
In addition, the control program is a portable medium recorded as a computer-readable CD (Compact Disc) -ROM, DVD (Digital Versatile Disc) -ROM, BD (Blu-ray (registered trademark) Disc), hard disk drive or It may be recorded on a recording medium such as a solid state drive, and the control unit 71 may read the control program from the recording medium and store it in the storage unit 73.
Furthermore, the control program according to the present invention may be acquired from an external computer (not shown) connected to the communication network via the communication unit 74 and stored in the storage unit 73.

ＲＡＭ７２は、ＤＲＡＭ（Dynamic RAM）、ＳＲＡＭ（Static RAM）等のメモリであり、制御部７１の演算処理を実行する際に記憶部７３から読み出された制御プログラム、制御部７１の演算処理によって生ずる各種データを一時記憶する。 The RAM 72 is a memory such as DRAM (Dynamic RAM), SRAM (Static RAM), and the like, and is generated by the control program read from the storage unit 73 and the calculation process of the control unit 71 when the calculation process of the control unit 71 is executed. Temporarily store various data.

通信部７４は、交流電圧から直流電圧への変換を指示する充電指示、終了指示等を受信する回路である。 The communication unit 74 is a circuit that receives a charge instruction, an end instruction, and the like that instruct conversion from an AC voltage to a DC voltage.

インタフェース７５には、第１及び第２フルブリッジ回路５１，６１を構成するスイッチング素子Ｚ１１，Ｚ１２，…，Ｚ２３，Ｚ２４のゲートが接続されており、該ゲートに電圧を与えることにより、各回路のスイッチング制御を行う。
また、インタフェース７５には、ＡＣ電圧検出部７０ａ、ＡＣ電流検出部７０ｂ及びＤＣ電流検出部７０ｃが接続されており、各検出部で検出された電流及び電圧が入力する。 The interface 75 is connected to the gates of the switching elements Z11, Z12,..., Z23, Z24 constituting the first and second full bridge circuits 51, 61, and by applying a voltage to the gate, Perform switching control.
The interface 75 is connected to an AC voltage detection unit 70a, an AC current detection unit 70b, and a DC current detection unit 70c, and inputs the current and voltage detected by each detection unit.

制御部７１は通信部７４にて充電指示を受信した場合、スイッチング制御によって、第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータ５，６を、コンバータ及び昇圧回路として動作させる。 When the communication unit 74 receives a charging instruction, the control unit 71 operates the first and second DC-DC converters 5 and 6 as a converter and a booster circuit by switching control.

図３は第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータ５，６の一動作例を示した説明図である。第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータ５，６のスイッチング周波数は例えば５０ｋＨｚである。第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータ５，６の基本的な動作は同じであるため、以下では第１ＤＣ−ＤＣコンバータ５の動作について説明する。 FIG. 3 is an explanatory view showing an operation example of the first and second DC-DC converters 5 and 6. The switching frequency of the first and second DC-DC converters 5 and 6 is, for example, 50 kHz. Since the basic operations of the first and second DC-DC converters 5 and 6 are the same, the operation of the first DC-DC converter 5 will be described below.

制御部７１は、図３Ａに示すように、計時部７６にて計時した特定のタイミングにおいてスイッチング素子Ｚ１１，Ｚ１３をオン状態、スイッチング素子Ｚ１２，Ｚ１４をオフ状態にさせることによって、第１フルブリッジ回路５１のレグを一時的に短絡させる。この際、リアクトルＬ１にはエネルギーが蓄積される。制御部７１は、短絡時間は、交流電圧の電圧に応じて、増減させる。
次いで、制御部７１は、図３Ｂに示すように、スイッチング素子Ｚ１１，Ｚ１４をオン状態、スイッチング素子Ｚ１２，１３をオフ状態にする。この場合、電流は、整流回路４からリアクトルＬ１、スイッチング素子Ｚ１１，第１コイルの１次コイル５２ａ、スイッチング素子Ｚ１４を流れる。一次コイルには所定方向に電流が流れ、２次コイル５２ｂ側に電圧が誘起される。図３Ａに示す状態から図３Ｂに示す状態にスイッチング制御することにより、リアクトルＬ１に蓄えられたエネルギーによって昇圧された交流電圧が１次コイル５２ａに印加される。２次コイル５２ｂ側においては、電流は、ダイオードＤ１８、第１コイルの２次コイル５２ｂ、ダイオードＤ１５を流れる。 As shown in FIG. 3A, the control unit 71 sets the switching elements Z11 and Z13 to the on state and the switching elements Z12 and Z14 to the off state at the specific timing timed by the time measuring unit 76, so that the first full bridge circuit 51 legs are temporarily shorted. At this time, energy is accumulated in the reactor L1. The controller 71 increases or decreases the short circuit time according to the voltage of the AC voltage.
Next, as shown in FIG. 3B, the control unit 71 turns on the switching elements Z11 and Z14 and turns off the switching elements Z12 and Z13. In this case, current flows from the rectifier circuit 4 through the reactor L1, the switching element Z11, the primary coil 52a of the first coil, and the switching element Z14. A current flows through the primary coil in a predetermined direction, and a voltage is induced on the secondary coil 52b side. By performing switching control from the state shown in FIG. 3A to the state shown in FIG. 3B, an AC voltage boosted by the energy stored in the reactor L1 is applied to the primary coil 52a. On the secondary coil 52b side, current flows through the diode D18, the secondary coil 52b of the first coil, and the diode D15.

次いで制御部７１は、図３Ｃに示すように、計時部７６にて計時した特定のタイミングにおいてスイッチング素子Ｚ１１，Ｚ１３をオフ状態、スイッチング素子Ｚ１２，Ｚ１４をオン状態にさせることによって、第１フルブリッジ回路５１のレグを一時的に短絡させる。次いで、制御部７１は、図３Ｄに示すように、スイッチング素子Ｚ１１，Ｚ１４をオフ状態、スイッチング素子Ｚ１２，１３をオン状態にする。この場合、電流は、整流回路４からリアクトルＬ１、スイッチング素子Ｚ１２，第１コイルの１次コイル５２ａ、スイッチング素子Ｚ１３を流れる。一次コイルには所定方向と逆向きに電流が流れ、２次コイル５２ｂ側に電圧が誘起される。２次コイル５２ｂ側においては、電流は、ダイオードＤ１７、第１コイルの２次コイル５２ｂ、ダイオードＤ１６を流れる。 Next, as shown in FIG. 3C, the control unit 71 turns off the switching elements Z11 and Z13 and turns on the switching elements Z12 and Z14 at a specific timing timed by the timekeeping unit 76, so that the first full bridge The legs of the circuit 51 are temporarily shorted. Next, as shown in FIG. 3D, the control unit 71 turns off the switching elements Z11 and Z14 and turns on the switching elements Z12 and Z13. In this case, the current flows from the rectifier circuit 4 to the reactor L1, the switching element Z12, the primary coil 52a of the first coil, and the switching element Z13. A current flows through the primary coil in the direction opposite to the predetermined direction, and a voltage is induced on the secondary coil 52b side. On the secondary coil 52b side, current flows through the diode D17, the secondary coil 52b of the first coil, and the diode D16.

なお、制御部７１は、ＡＣ電圧検出部７０ａにて検出した電圧と、ＡＣ電流検出部７０ｂで検出した電流の波形が略一致するように、スイッチング素子Ｚ１１，Ｚ１２，Ｚ１３，Ｚ１４のオンオフをＰＷＭ制御する。かかるＰＷＭ制御によって、力率を改善させることができる。
また、図３Ａ及び図３Ｃに示すスイッチング制御を行う制御部７１は、短絡制御部として機能する。また、図３Ｂ及び図３Ｄに示すスイッチング制御を行う制御部７１は、位相反転制御部として機能する。 In addition, the control unit 71 performs PWM on / off of the switching elements Z11, Z12, Z13, and Z14 so that the voltage detected by the AC voltage detection unit 70a and the waveform of the current detected by the AC current detection unit 70b substantially coincide with each other. Control. The power factor can be improved by such PWM control.
Moreover, the control part 71 which performs switching control shown to FIG. 3A and FIG. 3C functions as a short circuit control part. Moreover, the control part 71 which performs switching control shown to FIG. 3B and FIG. 3D functions as a phase inversion control part.

図４はスイッチング制御の方法を示すタイミングチャートである。横軸は時間、縦軸は、スイッチング素子Ｚ１１，Ｚ１２，…，Ｚ２３，Ｚ２４のゲートに電圧が印加されるタイミング、つまり、各スイッチング素子Ｚ１１，Ｚ１２，…，Ｚ２３，Ｚ２４がオン状態になるタイミングを示している。図４に示すように、制御回路７は、５０ｋＨｚのスイッチング周波数で、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ５のスイッチング制御を行っている。同様にして、制御回路７は、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ５と同一のスイッチング周波数５０ｋＨｚにて、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ６のスイッチング制御を行っている。ただし、制御回路７は、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ６のフルブリッジ回路のスイッチングタイミングが、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ５のフルブリッジ回路のスイッチングタイミングに対して４分の１周期遅延するようにスイッチング制御を行う。
具体的には、制御回路７は、図３Ａに示すように第１ＤＣ−ＤＣコンバータ５のスイッチング素子Ｚ１１，Ｚ１３を短絡させた場合、該短絡させた時から４分の１周期に相当する５μｓが経過した時に、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ６のスイッチング素子Ｚ２２，２３を短絡させる。以下同様にして、図３Ｂ〜図３Ｄにて説明した第１ＤＣ−ＤＣコンバータ５のスイッチング制御を行った場合、該スイッチング制御を行った時から４分の１周期に相当する期間が経過した時に、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ５に対して行ったスイッチング制御と同じスイッチング制御を、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ６についても行う。 FIG. 4 is a timing chart showing a switching control method. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the timing at which a voltage is applied to the gates of the switching elements Z11, Z12,..., Z23, Z24, that is, the timing at which the switching elements Z11, Z12,. Is shown. As shown in FIG. 4, the control circuit 7 performs switching control of the first DC-DC converter 5 at a switching frequency of 50 kHz. Similarly, the control circuit 7 performs switching control of the second DC-DC converter 6 at the same switching frequency 50 kHz as that of the first DC-DC converter 5. However, the control circuit 7 performs switching control so that the switching timing of the full bridge circuit of the second DC-DC converter 6 is delayed by a quarter of the switching timing of the full bridge circuit of the first DC-DC converter 5. Do.
Specifically, when the switching elements Z11 and Z13 of the first DC-DC converter 5 are short-circuited as shown in FIG. 3A, the control circuit 7 has 5 μs corresponding to a quarter cycle from the short-circuiting time. When the time has elapsed, the switching elements Z22, 23 of the second DC-DC converter 6 are short-circuited. Similarly, when the switching control of the first DC-DC converter 5 described with reference to FIGS. 3B to 3D is performed, when a period corresponding to a quarter cycle has elapsed since the switching control was performed, The same switching control as that performed on the first DC-DC converter 5 is also performed on the second DC-DC converter 6.

なお、ここでは、制御回路７は、第２ＤＣ−ＤＣコンバータ６のフルブリッジ回路のスイッチングタイミングが、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ５のフルブリッジ回路のスイッチングタイミングに対して４分の１周期遅延するようにスイッチング制御を行う例を説明したが、逆に４分の１周期進行するようにスイッチング制御を行っても良い。技術的作用は同じである。 Here, the control circuit 7 causes the switching timing of the full bridge circuit of the second DC-DC converter 6 to be delayed by a quarter cycle with respect to the switching timing of the full bridge circuit of the first DC-DC converter 5. Although the example of performing the switching control has been described, conversely, the switching control may be performed so as to progress by a quarter cycle. The technical effect is the same.

図５は本実施形態における力率改善及びリップル電流の低減効果を示すグラフ、図６は従来手法における力率改善及びリップル電流を示すグラフである。図５Ａ及び６Ａは、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ５又は第２ＤＣ−ＤＣコンバータ６に印加される電圧Ｖｉｎ及び電流ＩＬｉｎを示すグラフである。横軸は時間、左側の縦軸は電圧Ｖｉｎ、右側の縦軸は電流ＩＬｉｎを示している。図５Ｂ及び図６Ｂは、出力コンデンサＣ２に流入する電流ＩＣｏｕｔの時間変化を示すグラフである。横軸は時間、縦軸は出力コンデンサＣ２に流入する電流ＩＣｏｕｔを示している。 FIG. 5 is a graph showing the power factor improvement and ripple current reduction effect in this embodiment, and FIG. 6 is a graph showing the power factor improvement and ripple current in the conventional method. 5A and 6A are graphs showing the voltage Vin and the current ILin applied to the first DC-DC converter 5 or the second DC-DC converter 6. The horizontal axis represents time, the left vertical axis represents voltage Vin, and the right vertical axis represents current ILin. FIG. 5B and FIG. 6B are graphs showing temporal changes in the current ICout flowing into the output capacitor C2. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the current ICout flowing into the output capacitor C2.

図５に示すように、電圧波形と、電流波形は略一致しており、力率改善が良好に行われている。一方、出力コンデンサＣ２に流入する電流ＩＣｏｕｔの変動幅は、本願発明のスイッチング制御を行った方が、従来制御に比べて小さい。つまり、本願のスイッチング制御によれば、出力コンデンサＣ２を大容量のコンデンサに交換しなくても、リップル電流を効果的に低減させることができる。 As shown in FIG. 5, the voltage waveform and the current waveform are substantially the same, and the power factor is improved satisfactorily. On the other hand, the fluctuation range of the current ICout flowing into the output capacitor C2 is smaller when the switching control of the present invention is performed compared to the conventional control. That is, according to the switching control of the present application, the ripple current can be effectively reduced without replacing the output capacitor C2 with a large capacity capacitor.

実施形態によれば、ＰＦＣ回路付きＡＣ−ＤＣコンバータ及びＤＣ−ＤＣコンバータを接続する従来の構成に比べて、スイッチング素子等の部品点数を削減し、装置の小型化を図ることができる。 According to the embodiment, compared with the conventional configuration in which the AC-DC converter with a PFC circuit and the DC-DC converter are connected, the number of parts such as switching elements can be reduced and the apparatus can be downsized.

また、第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータ５，６を構成するフルブリッジ回路のスイッチングタイミング周期は約４分の１周期ずれているため、出力コンデンサＣ２に流出入するリップル電流を効果的に抑えることができる。従って、出力コンデンサＣ２の容量を小さく構成することができ、装置を小型化することができる。 In addition, since the switching timing cycle of the full bridge circuit constituting the first and second DC-DC converters 5 and 6 is shifted by about a quarter cycle, the ripple current flowing into and out of the output capacitor C2 is effectively suppressed. Can do. Therefore, the capacity of the output capacitor C2 can be reduced, and the apparatus can be downsized.

更に、整流回路４をダイオードブリッジによって構成することにより、スイッチングによって整流を行う場合に比べて、損失効率を低減させることができる。 Furthermore, by configuring the rectifier circuit 4 with a diode bridge, loss efficiency can be reduced as compared with the case where rectification is performed by switching.

なお、本実施形態では、第１及び第２ＤＣ−ＤＣコンバータ５，６を構成するフルブリッジ回路のスイッチングタイミング周期は約４分の１周期ずらす構成を説明したが、４分の１周期は、スイッチング制御の遅延量及び進行量の一例である。各フルブリッジ回路が同タイミングで短絡しないようにスイッチング制御するように構成すれば、前記遅延量及び進行量は特に限定されるものでは無い。 In the present embodiment, the switching timing period of the full bridge circuit constituting the first and second DC-DC converters 5 and 6 is shifted by about a quarter period. However, the quarter period is a switching period. It is an example of the amount of delay and progress of control. If the switching control is performed so that each full bridge circuit is not short-circuited at the same timing, the delay amount and the progress amount are not particularly limited.

また、本実施形態では、整流をダイオードブリッジで行う例を説明したが、必要に応じて部分的に部にスイッチング素子を用いて整流を行うように構成しても良い。 In this embodiment, an example in which rectification is performed by a diode bridge has been described. However, rectification may be performed by partially using a switching element as necessary.

更に、本実施形態では、２つのＤＣ−ＤＣコンバータを並列的に接続する例を説明したが、整流回路４の出力端子対に３つ以上のＤＣ−ＤＣコンバータを並列接続させても良い。Ｎ個のＤＣ−ＤＣコンバータを整流回路４の並列接続させる場合、各ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチングタイミングを、例えば２×Ｎ分の１ずつ遅延又は進行させるように構成すると良い。出力コンデンサＣ２に流出入するリップル電流を効果的に低減させることができる。 Furthermore, in the present embodiment, an example in which two DC-DC converters are connected in parallel has been described. However, three or more DC-DC converters may be connected in parallel to the output terminal pair of the rectifier circuit 4. When N DC-DC converters are connected in parallel with the rectifier circuit 4, the switching timing of each DC-DC converter may be configured to be delayed or advanced by 1 × 2 × N, for example. The ripple current flowing into and out of the output capacitor C2 can be effectively reduced.

１ＡＣ−ＤＣコンバータ
２バッテリ
３ノイズフィルタ
４整流回路
５第１ＤＣ−ＤＣコンバータ
６第２ＤＣ−ＤＣコンバータ
７制御回路
５１第１フルブリッジ回路
５２トランス
５３第１ダイオードブリッジ
６１第２フルブリッジ回路
６２トランス
６３第２ダイオードブリッジ
５２ａ，６２ａ１次コイル
５２ｂ、５２ｂ２次コイル
７０ａＡＣ電圧検出部
７０ｂＡＣ電流検出部
７０ｃＤＣ電流検出部
７１制御部
７１制御部
７２ＲＡＭ
７３記憶部
７４通信部
７５インタフェース
７６計時部
Ｃ１入力コンデンサ
Ｃ２出力コンデンサ
Ｌ１，Ｌ２リアクトル
Ｚ１１，Ｚ１２，Ｚ１３，Ｚ１４，Ｚ２１，Ｚ２２，Ｚ２３，Ｚ２４スイッチング素子
Ｄ１５，Ｄ１６，Ｄ１７，Ｄ１８，Ｄ２５，Ｄ２６，Ｄ２７，Ｄ２８ダイオード
Ｔ１，Ｔ２入力端子
Ｔ３，Ｔ４出力端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC-DC converter 2 Battery 3 Noise filter 4 Rectifier circuit 5 1st DC-DC converter 6 2nd DC-DC converter 7 Control circuit 51 1st full bridge circuit 52 Transformer 53 1st diode bridge 61 2nd full bridge circuit 62 Transformer 63 Second diode bridge 52a, 62a Primary coil 52b, 52b Secondary coil 70a AC voltage detection unit 70b AC current detection unit 70c DC current detection unit 71 Control unit 71 Control unit 72 RAM
73 Storage unit 74 Communication unit 75 Interface 76 Timing unit C1 Input capacitor C2 Output capacitor L1, L2 Reactor Z11, Z12, Z13, Z14, Z21, Z22, Z23, Z24 Switching elements D15, D16, D17, D18, D25, D26, D27, D28 Diode T1, T2 Input terminal T3, T4 Output terminal

Claims

A rectifier circuit that rectifies an AC voltage, and an insulated first DC-DC converter and a second DC-DC that are connected in parallel to the output terminal pair of the rectifier circuit and DC / DC convert the voltage output from the rectifier circuit. An AC-DC converter comprising a converter, a capacitor for smoothing the DC voltage converted by the first and second DC-DC converters, and a control circuit for controlling the operation of the first and second DC-DC converters. And
Each DC-DC converter
A coil having one end connected to one terminal of the output terminal pair of the rectifier circuit;
A full bridge circuit in which an input terminal pair is connected to the other end of the coil and the other terminal of the output terminal pair of the rectifier circuit;
A transformer having a primary coil connected to the output terminal pair of the full bridge circuit;
A diode bridge having an input terminal pair connected to the secondary coil of the transformer and an output terminal pair connected to both terminals of the capacitor;
The control circuit includes:
A short-circuit controller that controls the switching of the full-bridge circuit so that the legs of the full-bridge circuit are short-circuited;
A phase inversion control unit that controls switching of the full bridge circuit so that the phase of the AC voltage output from the full bridge circuit is inverted after the short circuit control unit shorts the legs of the full bridge circuit; The short-circuit control unit short-circuits the full-bridge circuit of the second DC-DC converter while the full-bridge circuit of the first DC-DC converter outputs an AC voltage, and the full-bridge of the second DC-DC converter. An AC-DC converter that short-circuits the full-bridge circuit of the first DC-DC converter while the circuit outputs an alternating voltage.

The control circuit includes:
The full bridge circuit of the first and second DC-DC converters is switched in the same cycle, and the switching timing of the full bridge circuit of the first DC-DC converter is the switching of the full bridge circuit of the second DC-DC converter. The AC-DC converter according to claim 1, wherein the AC-DC converter is delayed by a quarter period or progressed with respect to timing.

A rectifier circuit that rectifies an AC voltage, and an insulated first DC-DC converter and a second DC-DC that are connected in parallel to the output terminal pair of the rectifier circuit and DC / DC convert the voltage output from the rectifier circuit. Each of the DC-DC converters is connected to one terminal of the output terminal pair of the rectifier circuit. A full bridge circuit in which an input terminal pair is connected to the other end of the coil and the other terminal of the output terminal pair of the rectifier circuit; and a transformer in which a primary coil is connected to the output terminal pair of the full bridge circuit; And a diode bridge having an input terminal pair connected to the secondary coil of the transformer and an output terminal pair connected to both terminals of the capacitor. A control circuit for controlling the,
A short-circuit controller that controls the switching of the full-bridge circuit so that the legs of the full-bridge circuit are short-circuited;
A phase inversion control unit that controls switching of the full bridge circuit so that the phase of the AC voltage output from the full bridge circuit is inverted after the short circuit control unit shorts the legs of the full bridge circuit; The short-circuit control unit short-circuits the full-bridge circuit of the second DC-DC converter while the full-bridge circuit of the first DC-DC converter outputs an AC voltage, and the full-bridge of the second DC-DC converter. A control circuit for short-circuiting the full bridge circuit of the first DC-DC converter while the circuit outputs an alternating voltage.