JP2016201908A

JP2016201908A - 電力変換装置

Info

Publication number: JP2016201908A
Application number: JP2015080695A
Authority: JP
Inventors: 笠井　浩二; Koji Kasai; 浩二笠井
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2015-04-10
Filing date: 2015-04-10
Publication date: 2016-12-01
Anticipated expiration: 2035-04-10
Also published as: JP6453698B2

Abstract

【課題】本発明は、非共振型及び共振型のそれぞれの長所を生かして、高効率のプッシュプル型の電力変換装置を提供することを目的とする。【解決手段】電力変換装置Ｃは、直列共振回路の共振用キャパシタＣｒに並列に接続され、共振用キャパシタＣｒの端子間の短絡の設定及び解除を制御するキャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３を備える。キャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３は、プッシュプル極性が反転する時刻ｔ２、ｔ５、ｔ８の周辺の期間ｔ１〜ｔ３、ｔ４〜ｔ６、ｔ７〜ｔ９において、共振用キャパシタＣｒの端子間の短絡を解除し、プッシュプル極性が反転する時刻ｔ２、ｔ５、ｔ８の周辺の期間以外の期間ｔ３〜ｔ４、ｔ６〜ｔ７等において、共振用キャパシタＣｒの端子間の短絡を設定する。共振用キャパシタＣｒの端子間の短絡の設定が開始される時刻ｔ３、ｔ６、ｔ９は、共振用キャパシタＣｒの端子間の電圧が０となる時刻である。【選択図】図２

Description

本発明は、プッシュプル型の電力変換装置に関する。

極性反転スイッチを用いるプッシュプル型の電力変換装置として、矩形波状の電流を流す非共振型及び正弦波状の電流を流す共振型等があげられる。

特開２０１４−００３７６４号公報

非共振型では、極性反転スイッチのスイッチング速度を向上させることにより、極性反転スイッチのスイッチング損失を低減させる。共振型では、極性反転スイッチのスイッチングを正弦波状の電流が０となる時刻でのスイッチングとすることにより、極性反転スイッチのスイッチング損失を低減させる。よって、共振型では、非共振型と比べて、極性反転スイッチのスイッチング損失をより低減させることができる。

共振型では、正弦波状の電流について、波高値（＝最大値／実効値）が抑えられず、波形率（＝実効値／平均値）が悪くなる。非共振型では、矩形波状の電流について、波高値が抑えられて、波形率が良くなる。よって、非共振型では、共振型と比べて、電力変換ゲインを同一とする場合に、オーム性の損失をより低減させることができる。

このように、非共振型及び共振型は、それぞれ、長所及び短所を有する。よって、従来では、高効率のプッシュプル型の電力変換装置を提供することができなかった。

そこで、前記課題を解決するために、本発明は、非共振型及び共振型のそれぞれの長所を生かして、高効率のプッシュプル型の電力変換装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、プッシュプル型かつ直列共振型の電力変換装置において、直列共振回路の共振用キャパシタに並列に接続され、共振用キャパシタの端子間の短絡の設定及び解除を制御するキャパシタ短絡制御スイッチを新たに追加する。

キャパシタ短絡制御スイッチは、プッシュプル極性が反転する時刻の周辺の期間において、共振用キャパシタの端子間の短絡を解除する。つまり、プッシュプル極性が反転する時刻の周辺の期間において、直列共振型の動作を行なう。

キャパシタ短絡制御スイッチは、プッシュプル極性が反転する時刻の周辺の期間以外の期間において、共振用キャパシタの端子間の短絡を設定する。つまり、プッシュプル極性が反転する時刻の周辺の期間以外の期間において、非共振型の動作を行なう。

キャパシタ短絡制御スイッチのスイッチング損失が、新たに問題となる。キャパシタ短絡制御スイッチのスイッチング損失を低減させるために、共振用キャパシタの端子間の短絡の設定が開始される時刻を、共振用キャパシタの端子間の電圧が０となる時刻とする。

具体的には、本発明は、プッシュプル型かつ直列共振型の電力変換装置であって、前記電力変換装置は、直列共振回路のキャパシタに並列に接続され、前記キャパシタの端子間の短絡の設定及び解除を制御するキャパシタ短絡制御スイッチを備え、前記キャパシタ短絡制御スイッチは、プッシュプル極性が反転する時刻の周辺の期間において、前記キャパシタの端子間の短絡を解除し、プッシュプル極性が反転する時刻の周辺の期間以外の期間において、前記キャパシタの端子間の短絡を設定し、前記キャパシタの端子間の短絡の設定が開始される時刻は、前記キャパシタの端子間の電圧が０となる時刻であることを特徴とする電力変換装置である。

この構成によれば、プッシュプル極性が反転する時刻の周辺の期間において、直列共振型の動作を行なうため、極性反転スイッチのスイッチング損失をより低減させることができる。その一方で、プッシュプル極性が反転する時刻の周辺の期間以外の期間において、非共振型の動作を行なうため、電力変換ゲインを同一とする場合に、オーム性の損失をより低減させることができる。追加として、共振用キャパシタの端子間の短絡の設定が開始される時刻を、共振用キャパシタの端子間の電圧が０となる時刻とするため、キャパシタ短絡制御スイッチのスイッチング損失を低減させることができる。

そして、トランス等の電力変換器に流れる電流は、立ち上がり及び立ち下がりが正弦波状になまった矩形波状の電流となるため、トランス等の電力変換器は、高効率化、小型化及び低廉化することができる。さらに、共振用キャパシタに流れる電流は、共振用キャパシタの端子間の短絡が設定されるときには流れず、共振用キャパシタの端子間の短絡が解除されるときのみ流れて、リップルや実効値が小さい電流となるため、共振用キャパシタは、小型化及び低廉化することができる。このように、高効率化、小型化及び低廉化されたプッシュプル型の電力変換装置を提供することができる。

また、本発明は、前記キャパシタの端子間の短絡の解除が開始される時刻は、プッシュプル極性の反転が開始される時刻より、直列共振周期の１／４の時間だけ前の時刻であり、前記キャパシタの端子間の短絡の設定が開始される時刻は、プッシュプル極性の反転が終了される時刻より、直列共振周期の１／４の時間だけ後の時刻である、ことを特徴とする電力変換装置である。

この構成によれば、以上に記載の動作及び効果をより確実に実現することができる。詳細については、発明を実施するための形態において説明する。

このように、本発明は、非共振型及び共振型のそれぞれの長所を生かして、高効率のプッシュプル型の電力変換装置を提供することができる。

本発明の電力変換装置の構成を示すブロック図である。本発明の電力変換装置の動作を示すタイムチャートである。本発明の電力変換装置の動作を示すタイムチャートである。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。

（本発明の概要）
本発明の電力変換装置の構成を示すブロック図を図１に示す。電力変換装置Ｃは、プッシュプル型かつ直列共振型の電力変換装置であり、入力電源Ｖ、分圧回路Ｄ、共振用キャパシタＣｒ、共振用インダクタＬｒ、トランスＴ、第１の極性反転スイッチＳＷ１、第２の極性反転スイッチＳＷ２、キャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３、整流回路Ｒ及び平滑用キャパシタＣｓから構成され、入力電圧Ｖｉを出力電圧Ｖｏに変換する。

本発明の電力変換装置Ｃでは、従来技術の電力変換装置と異なり、直列共振回路の共振用キャパシタＣｒに並列に接続され、共振用キャパシタＣｒの端子間の短絡の設定及び解除を制御するキャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３を新たに追加する。

本発明の電力変換装置の動作を示すタイムチャートを図２、３に示す。第１の極性反転スイッチＳＷ１、第２の極性反転スイッチＳＷ２、キャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３及びトランスＴについて、図１の矢印の方向を電流の正の方向とする。共振用キャパシタＣｒについて、図１の矢印の方向を電圧の降下の方向とする。

図２では、一方の極性反転スイッチがＯＦＦとなると同時に、他方の極性反転スイッチがＯＮになる実施形態を示す。図３では、一方の極性反転スイッチがＯＦＦとなった後に、他方の極性反転スイッチがＯＮになる実施形態を示す。

キャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３は、プッシュプル極性が反転する時刻の周辺の期間において、共振用キャパシタＣｒの端子間の短絡を解除する。つまり、プッシュプル極性が反転する時刻の周辺の期間において、直列共振型の動作を行なう。

ここで、共振用キャパシタＣｒの端子間の短絡の解除が開始される時刻は、プッシュプル極性の反転が開始される時刻より、直列共振周期の１／４の時間だけ前の時刻である。

キャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３は、プッシュプル極性が反転する時刻の周辺の期間以外の期間において、共振用キャパシタＣｒの端子間の短絡を設定する。つまり、プッシュプル極性が反転する時刻の周辺の期間以外の期間において、非共振型の動作を行なう。

ここで、共振用キャパシタＣｒの端子間の短絡の設定が開始される時刻は、プッシュプル極性の反転が終了される時刻より、直列共振周期の１／４の時間だけ後の時刻である。

（図２の実施形態）
まず、図２の実施形態について説明する。第１の極性反転スイッチＳＷ１は、時刻ｔ_２において、ＯＦＦからＯＮへと切り替わり、時刻ｔ_５において、ＯＮからＯＦＦへと切り替わり、時刻ｔ_８において、ＯＦＦからＯＮへと切り替わる。第２の極性反転スイッチＳＷ２は、時刻ｔ_２において、ＯＮからＯＦＦへと切り替わり、時刻ｔ_５において、ＯＦＦからＯＮへと切り替わり、時刻ｔ_８において、ＯＮからＯＦＦへと切り替わる。

キャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３は、プッシュプル極性が反転する時刻ｔ_２、ｔ_５、ｔ_８の周辺の期間ｔ_１〜ｔ_３、ｔ_４〜ｔ_６、ｔ_７〜ｔ_９において、ＯＦＦに制御され、プッシュプル極性が反転する時刻ｔ_２、ｔ_５、ｔ_８の周辺の期間以外の期間ｔ（不図示）〜ｔ_１、ｔ_３〜ｔ_４、ｔ_６〜ｔ_７、ｔ_９〜ｔ（不図示）において、ＯＮに制御される。

ここで、キャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３のＯＦＦ制御が開始される時刻ｔ_１、ｔ_４、ｔ_７は、プッシュプル極性の反転が開始される時刻ｔ_２、ｔ_５、ｔ_８より、直列共振周期の１／４の時間だけ前の時刻である。そして、キャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３のＯＮ制御が開始される時刻ｔ_３、ｔ_６、ｔ_９は、プッシュプル極性の反転が終了される時刻ｔ_２、ｔ_５、ｔ_８より、直列共振周期の１／４の時間だけ後の時刻である。

第１の極性反転スイッチＳＷ１に流れる電流は、期間ｔ_２〜ｔ_３、ｔ_８〜ｔ_９において、０から正弦波の最大値へと立ち上がり、期間ｔ_３〜ｔ_４、ｔ_９〜ｔ（不図示）において、正弦波の最大値にクリップされ、期間ｔ_４〜ｔ_５において、正弦波の最大値から０へと立ち下がる。第２の極性反転スイッチＳＷ２に流れる電流は、期間ｔ_５〜ｔ_６において、０から正弦波の最大値へと立ち上がり、期間ｔ（不図示）〜ｔ_１、ｔ_６〜ｔ_７において、正弦波の最大値にクリップされ、期間ｔ_１〜ｔ_２、ｔ_７〜ｔ_８において、正弦波の最大値から０へと立ち下がる。スイッチのＯＦＦ制御期間には、電流は流れない。

キャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３に流れる電流は、時刻ｔ_３、ｔ_９において、０から正弦波の最大値へと立ち上がり、期間ｔ_３〜ｔ_４、ｔ_９〜ｔ（不図示）において、正弦波の最大値にクリップされ、時刻ｔ_４において、正弦波の最大値から０へと立ち下がる。また、時刻ｔ_６において、０から正弦波の最小値へと立ち下がり、期間ｔ（不図示）〜ｔ_１、ｔ_６〜ｔ_７において、正弦波の最小値にクリップされ、時刻ｔ_１、ｔ_７において、正弦波の最小値から０へと立ち上がる。スイッチのＯＦＦ制御期間には、電流は流れない。

トランスＴの一次巻線に流れる電流は、第１及び第２の極性反転スイッチＳＷ１、ＳＷ２に流れる電流を合成して得られる。つまり、トランスＴの一次巻線に流れる電流は、期間ｔ（不図示）〜ｔ_１、ｔ_６〜ｔ_７において、正弦波の最小値にクリップされ、期間ｔ_１〜ｔ_２、ｔ_７〜ｔ_８において、正弦波の最小値から０へと立ち上がり、期間ｔ_２〜ｔ_３、ｔ_８〜ｔ_９において、０から正弦波の最大値へと立ち上がり、期間ｔ_３〜ｔ_４、ｔ_９〜ｔ（不図示）において、正弦波の最大値にクリップされ、期間ｔ_４〜ｔ_５において、正弦波の最大値から０へと立ち下がり、期間ｔ_５〜ｔ_６において、０から正弦波の最小値へと立ち下がる。

共振用キャパシタＣｒに印加される電圧は、キャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３のＯＦＦ制御期間において、トランスＴの一次巻線に流れる電流を積分して得られる。つまり、共振用キャパシタＣｒに印加される電圧は、期間ｔ_１〜ｔ_２、ｔ_７〜ｔ_８において、０から正弦波の最小値へと立ち下がり、期間ｔ_２〜ｔ_３、ｔ_８〜ｔ_９において、正弦波の最小値から０へと立ち上がり、期間ｔ_４〜ｔ_５において、０から正弦波の最大値へと立ち上がり、期間ｔ_５〜ｔ_６において、正弦波の最大値から０へと立ち下がる。キャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３のＯＮ制御期間には、共振用キャパシタＣｒに印加される電圧は０である。

（図３の実施形態）
次に、図３の実施形態について説明する。第１の極性反転スイッチＳＷ１は、時刻ｔ_１３において、ＯＦＦからＯＮへと切り替わり、時刻ｔ_１６において、ＯＮからＯＦＦへと切り替わり、時刻ｔ_２１において、ＯＦＦからＯＮへと切り替わる。第２の極性反転スイッチＳＷ２は、時刻ｔ_１２において、ＯＮからＯＦＦへと切り替わり、時刻ｔ_１７において、ＯＦＦからＯＮへと切り替わり、時刻ｔ_２０において、ＯＮからＯＦＦへと切り替わる。

キャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３は、プッシュプル極性が反転する時刻ｔ_１２〜ｔ_１３、ｔ_１６〜ｔ_１７、ｔ_２０〜ｔ_２１の周辺の期間ｔ_１１〜ｔ_１４、ｔ_１５〜ｔ_１８、ｔ_１９〜ｔ_２２において、ＯＦＦに制御され、プッシュプル極性が反転する時刻ｔ_１２〜ｔ_１３、ｔ_１６〜ｔ_１７、ｔ_２０〜ｔ_２１の周辺の期間以外の期間ｔ（不図示）〜ｔ_１１、ｔ_１４〜ｔ_１５、ｔ_１８〜ｔ_１９、ｔ_２２〜ｔ（不図示）において、ＯＮに制御される。

ここで、キャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３のＯＦＦ制御が開始される時刻ｔ_１１、ｔ_１５、ｔ_１９は、プッシュプル極性の反転が開始される時刻ｔ_１２、ｔ_１６、ｔ_２０より、直列共振周期の１／４の時間だけ前の時刻である。そして、キャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３のＯＮ制御が開始される時刻ｔ_１４、ｔ_１８、ｔ_２２は、プッシュプル極性の反転が終了される時刻ｔ_１３、ｔ_１７、ｔ_２１より、直列共振周期の１／４の時間だけ後の時刻である。

第１の極性反転スイッチＳＷ１に流れる電流は、期間ｔ_１３〜ｔ_１４、ｔ_２１〜ｔ_２２において、０から正弦波の最大値へと立ち上がり、期間ｔ_１４〜ｔ_１５、ｔ_２２〜ｔ（不図示）において、正弦波の最大値にクリップされ、期間ｔ_１５〜ｔ_１６において、正弦波の最大値から０へと立ち下がる。第２の極性反転スイッチＳＷ２に流れる電流は、期間ｔ_１７〜ｔ_１８において、０から正弦波の最大値へと立ち上がり、期間ｔ（不図示）〜ｔ_１１、ｔ_１８〜ｔ_１９において、正弦波の最大値にクリップされ、期間ｔ_１１〜ｔ_１２、ｔ_１９〜ｔ_２０において、正弦波の最大値から０へと立ち下がる。スイッチのＯＦＦ制御期間には、電流は流れない。

キャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３に流れる電流は、時刻ｔ_１４、ｔ_２２において、０から正弦波の最大値へと立ち上がり、期間ｔ_１４〜ｔ_１５、ｔ_２２〜ｔ（不図示）において、正弦波の最大値にクリップされ、時刻ｔ_１５において、正弦波の最大値から０へと立ち下がる。また、時刻ｔ_１８において、０から正弦波の最小値へと立ち下がり、期間ｔ（不図示）〜ｔ_１１、ｔ_１８〜ｔ_１９において、正弦波の最小値にクリップされ、時刻ｔ_１１、ｔ_１９において、正弦波の最小値から０へと立ち上がる。スイッチのＯＦＦ制御期間には、電流は流れない。

トランスＴの一次巻線に流れる電流は、第１及び第２の極性反転スイッチＳＷ１、ＳＷ２に流れる電流を合成して得られる。つまり、トランスＴの一次巻線に流れる電流は、期間ｔ（不図示）〜ｔ_１１、ｔ_１８〜ｔ_１９において、正弦波の最小値にクリップされ、期間ｔ_１１〜ｔ_１２、ｔ_１９〜ｔ_２０において、正弦波の最小値から０へと立ち上がり、期間ｔ_１２〜ｔ_１３、ｔ_２０〜ｔ_２１（第１及び第２の極性反転スイッチＳＷ１、ＳＷ２のＯＦＦ制御期間）において、０のまま維持され、期間ｔ_１３〜ｔ_１４、ｔ_２１〜ｔ_２２において、０から正弦波の最大値へと立ち上がり、期間ｔ_１４〜ｔ_１５、ｔ_２２〜ｔ（不図示）において、正弦波の最大値にクリップされ、期間ｔ_１５〜ｔ_１６において、正弦波の最大値から０へと立ち下がり、期間ｔ_１６〜ｔ_１７（第１及び第２の極性反転スイッチＳＷ１、ＳＷ２のＯＦＦ制御期間）において、０のまま維持され、期間ｔ_１７〜ｔ_１８において、０から正弦波の最小値へと立ち下がる。

共振用キャパシタＣｒに印加される電圧は、キャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３のＯＦＦ制御期間において、トランスＴの一次巻線に流れる電流を積分して得られる。つまり、共振用キャパシタＣｒに印加される電圧は、期間ｔ_１１〜ｔ_１２、ｔ_１９〜ｔ_２０において、０から正弦波の最小値へと立ち下がり、期間ｔ_１２〜ｔ_１３、ｔ_２０〜ｔ_２１（第１及び第２の極性反転スイッチＳＷ１、ＳＷ２のＯＦＦ制御期間）において、正弦波の最小値のまま維持され、期間ｔ_１３〜ｔ_１４、ｔ_２１〜ｔ_２２において、正弦波の最小値から０へと立ち上がり、期間ｔ_１５〜ｔ_１６において、０から正弦波の最大値へと立ち上がり、期間ｔ_１６〜ｔ_１７（第１及び第２の極性反転スイッチＳＷ１、ＳＷ２のＯＦＦ制御期間）において、正弦波の最大値のまま維持され、期間ｔ_１７〜ｔ_１８において、正弦波の最大値から０へと立ち下がる。キャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３のＯＮ制御期間には、共振用キャパシタＣｒに印加される電圧は０である。

（本発明の効果）
共振用キャパシタＣｒに印加される電圧は、キャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３のＯＦＦ制御期間において、０からの立ち上がり後に０へと立ち下がるか、０からの立ち下がり後に０へと立ち上がるか、のいずれかである。つまり、共振用キャパシタＣｒに印加される電圧は、キャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３のＯＦＦ制御期間において、立ち上がり量及び立ち下がり量を等しくする。これは、共振用キャパシタＣｒに流れる電流が、キャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３のＯＦＦ制御期間において、第１のプッシュプル極性時と第２のプッシュプル極性時で、大きさを等しくする一方で、方向を逆とするためである。

このように、共振用キャパシタＣｒの端子間の短絡の設定が開始される時刻を、共振用キャパシタＣｒの端子間の電圧が０となる時刻とするため、キャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３のスイッチング損失を低減させることができる。

上記の如く、プッシュプル極性が反転する時刻の周辺の期間において、直列共振型の動作を行なうため、第１及び第２の極性反転スイッチＳＷ１、ＳＷ２のスイッチング損失をより低減させることができる。その一方で、プッシュプル極性が反転する時刻の周辺の期間以外の期間において、非共振型の動作を行なうため、電力変換ゲインを同一とする場合に、オーム性の損失をより低減させることができる。

そして、トランスＴ等の電力変換器に流れる電流は、立ち上がり及び立ち下がりが正弦波状になまった矩形波状の電流となるため、トランスＴ等の電力変換器は、高効率化、小型化及び低廉化することができる。さらに、共振用キャパシタＣｒに流れる電流は、共振用キャパシタＣｒの端子間の短絡が設定されるときには流れず、共振用キャパシタＣｒの端子間の短絡が解除されるときのみ流れて、リップルや実効値が小さい電流となるため、共振用キャパシタＣｒは、小型化及び低廉化することができる。このように、高効率化、小型化及び低廉化されたプッシュプル型の電力変換装置Ｃを提供することができる。

（本発明及び特許文献１の比較）
本発明の電力変換装置Ｃでは、特許文献１の電力変換装置と同様に、直列共振回路の共振用キャパシタＣｒに並列に接続され、共振用キャパシタＣｒの端子間の短絡の設定及び解除を制御するキャパシタ短絡制御スイッチＳＷ３を新たに追加する。

しかし、特許文献１では、ＬＬＣ共振型／フェーズシフト型で動作させた後に、フェーズシフト型／ＬＬＣ共振型に切り替えるために、トランスに流れる電流が０となる時刻において、共振用キャパシタの端子間の短絡の設定が開始される。

一方で、本発明では、プッシュプル極性が反転／維持されるときに、それぞれ、直列共振型／非共振型の動作を行なうために、共振用キャパシタＣｒの端子間の電圧が０となる時刻において、共振用キャパシタＣｒの端子間の短絡の設定が開始される。

このように、本発明及び特許文献１は、共振用キャパシタの存在のみを見れば、同一のものであるが、共振用キャパシタの動作及び効果を見れば、異なるものである。

（その他の変形例）
本実施形態では、直流電圧を直流電圧に変換する電力変換装置を説明した。変形例として、直流電圧を交流電圧に変換するインバータや、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータや、安定化電圧出力を必要としないバスコンバータを採用してもよい。

本実施形態では、２個の極性反転スイッチを備えるハーフブリッジ型を説明した。変形例として、４個の極性反転スイッチを備えるフルブリッジ型を採用してもよい。

本実施形態では、電気エネルギーから電気エネルギーへの変換を行なうトランスＴを説明した。変形例として、電気エネルギーから他のエネルギー（例えば、音波、電波及び光等のエネルギー）への変換を行なうトランスジューサを採用してもよい。

本実施形態に加えて、変形例として、共振用キャパシタＣｒより大幅に高い静電容量のキャパシタを、共振用キャパシタＣｒに直列に接続してもよい。

本実施形態に加えて、変形例として、共振周波数又は共振Ｑ値を低い値に設定することにより、トランスＴの一次巻線に印加される電圧波形の急峻さを低減することができ、トランスＴにおける電力損失を低減することができる。

本実施形態では、入力側から見て、直列共振回路、トランスＴ及び極性反転スイッチが、この順序で直列に接続される。変形例として、入力側から見て、直列共振回路、トランスＴ及び極性反転スイッチが、どのような順序で直列に接続されてもよい。

本実施形態では、分圧回路Ｄを用いて、各々の極性の回路に電力を供給する。変形例として、個別の電源等を用いて、各々の極性の回路に電力を供給してもよい。

本実施形態では、トランスＴの二次側の処理として、電圧変換、整流及び平滑化を行なう。変形例として、トランスＴの二次側の処理として、上の処理の他に、他の処理（例えば、電圧安定化及び過負荷保護等）を行なってもよい。

本発明の電力変換装置は、プッシュプル型かつ直列共振型の電力変換装置の高効率化、小型化及び低廉化を図る目的において、適用することが可能である。

Ｃ：電力変換装置
Ｖ：入力電源
Ｖｉ：入力電圧
Ｖｏ：出力電圧
Ｄ：分圧回路
Ｃｒ：共振用キャパシタ
Ｌｒ：共振用インダクタ
Ｔ：トランス
ＳＷ１：第１の極性反転スイッチ
ＳＷ２：第２の極性反転スイッチ
ＳＷ３：キャパシタ短絡制御スイッチ
Ｒ：整流回路
Ｃｓ：平滑用キャパシタ

Claims

プッシュプル型かつ直列共振型の電力変換装置であって、
前記電力変換装置は、直列共振回路のキャパシタに並列に接続され、前記キャパシタの端子間の短絡の設定及び解除を制御するキャパシタ短絡制御スイッチを備え、
前記キャパシタ短絡制御スイッチは、プッシュプル極性が反転する時刻の周辺の期間において、前記キャパシタの端子間の短絡を解除し、プッシュプル極性が反転する時刻の周辺の期間以外の期間において、前記キャパシタの端子間の短絡を設定し、
前記キャパシタの端子間の短絡の設定が開始される時刻は、前記キャパシタの端子間の電圧が０となる時刻であることを特徴とする電力変換装置。
前記キャパシタの端子間の短絡の解除が開始される時刻は、プッシュプル極性の反転が開始される時刻より、直列共振周期の１／４の時間だけ前の時刻であり、
前記キャパシタの端子間の短絡の設定が開始される時刻は、プッシュプル極性の反転が終了される時刻より、直列共振周期の１／４の時間だけ後の時刻である、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。