JP2017055536A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記出力平滑用コンデンサに流れるリプル電流が減少するように、前記スイッチング周期及び前記デッドタイムの一方又は双方を変化させるものである。
実施の形態1に係る電力変換装置50について図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係る電力変換装置50の構成図である。
電力変換装置50は、入力された直流電圧を所定の直流電圧に変換して出力する絶縁型変換回路15と、絶縁型変換回路15に設けられたスイッチング素子をオンオフ制御する制御部9と、を備えている。
絶縁型変換回路15の動作原理について説明する。図2のタイムチャートには、絶縁型変換回路15のオンオフ制御時の各電圧・電流波形を示している。図3には、第一及び第二スイッチング素子1、2をオンオフ制御しているときの電流経路を示している。なお、図2には、第一スイッチング素子1の制御信号をVgs1で示し、第二スイッチング素子2の制御信号をVgs2で示している。ここで、スイッチング周期Tswの逆数であるスイッチング周波数をfswとし、1次側電流の共振周波数をfsrとしている。
絶縁型変換回路15に係る課題について説明する。図4のタイムチャートには、出力電流Ioutが小さい軽負荷における、各電圧・電流波形を示している。図5のタイムチャートには、出力電流Ioutが大きい重負荷における、各電圧・電流波形を示している。ここでは、説明のため、スイッチング周波数fsw<共振周波数fsrとしている。
そこで、本実施の形態に係る制御部9は、出力平滑用コンデンサ8に流れるリプル電流ICoutが減少するように、スイッチング周期Tsw及びデッドタイムtdの一方又は双方を変化させるリプル電流低減制御を実行するように構成されている。上述したように、スイッチング周期Tswを変化させることにより、出力平滑用コンデンサ8の放電電荷量を変化させることができ、リプル電流の実効値ICoutrmsを変化させることができる。また、デッドタイムtdを変化させることにより、電力が伝送されなくなる期間を変化させることができ、リプル電流の実効値ICoutrmsを変化させることができる。上記の構成によれば、スイッチング周期Tsw及びデッドタイムtdの一方又は双方を適切に変化させ、リプル電流の実効値ICoutrmsを低減させることができる。よって、出力平滑用コンデンサ8の小型化、低コスト化を図ることができる。なお、スイッチング周期Tswのみを変化させる場合は、デッドタイムtdを変化させず、第一及び第二スイッチング素子1、2のオン期間を変化させる。デッドタイムtdのみを変化させる場合は、スイッチング周期Tswが変化しないように、第一及び第二スイッチング素子1、2のオン期間を変化させる。スイッチング周期Tsw及びデッドタイムtdの双方を変化させる場合は、第一及び第二スイッチング素子1、2のオン期間、及びデッドタイムtdを変化させる。
次に、実施の形態2に係る電力変換装置50について説明する。上記の実施の形態1と同様の構成部分は説明を省略する。実施の形態2の電力変換装置50の回路構成は、図1に示す実施の形態1と同じである。
次に、実施の形態3に係る電力変換装置50について説明する。上記の実施の形態1と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る電力変換装置50は、図10に示すように、実施の形態1、2とは異なり、絶縁型変換回路15の前段(入力側)に、入力された直流電圧を所定の直流電圧に変換して出力する非絶縁型変換回路14を備えている。すなわち、入力端子51と絶縁型変換回路15との間に、非絶縁型変換回路14が直列接続されている。なお、絶縁型変換回路15は、実施の形態1と同様の回路構成とされている。
最後に、本発明のその他の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する各実施の形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施の形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
入力電圧に対する出力電圧の電圧変換ゲインが増加するように、前記絶縁型変換回路が出力する出力電流の大きさに応じて前記スイッチング周期及び前記デッドタイムの一方又は双方を変化させるものである。
Claims (11)
- 入力された直流電圧を所定の直流電圧に変換して出力する絶縁型変換回路と、前記絶縁型変換回路に設けられたスイッチング素子をオンオフ制御する制御部と、を備えた電力変換装置であって、
前記絶縁型変換回路は、一次巻線及び二次巻線を有するトランスと、前記一次巻線側に設けられた共振用コンデンサ、共振用リアクトル、第一スイッチング素子、及び第二スイッチング素子と、前記二次巻線側に設けられた整流回路と、前記整流回路の出力側に設けられた出力平滑用コンデンサと、を備えるLLC直列共振変換回路であり、
前記制御部は、前記第一スイッチング素子と前記第二スイッチング素子とを、双方をオフさせるデッドタイムを間に設けて、スイッチング周期で交互にオンさせ、
前記出力平滑用コンデンサに流れるリプル電流が減少するように、前記スイッチング周期及び前記デッドタイムの一方又は双方を変化させる電力変換装置。 - 前記制御部は、前記絶縁型変換回路が出力する出力電流の大きさに応じて、前記スイッチング周期及び前記デッドタイムの一方又は双方を変化させる請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記制御部は、前記スイッチング周期を変化させる場合は、前記出力電流が増加するに従って、前記スイッチング周期を短くする請求項2に記載の電力変換装置。
- 前記制御部は、前記デッドタイムを変化させる場合は、前記出力電流が増加するに従って、前記デッドタイムを短くする請求項2又は3に記載の電力変換装置。
- 前記制御部は、前記出力電流の大きさに応じて、前記スイッチング周期及び前記デッドタイムの一方又は双方を、連続的又は段階的に変化させる請求項2から4のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 前記制御部は、前記出力電流の大きさに応じて、前記絶縁型変換回路の電力変換効率が最も高くなるように、前記スイッチング周期及び前記デッドタイムの一方又は双方を変化させる請求項2から5のいずれか一項に記載の電力変換装置。
- 前記制御部は、前記出力電流と、前記絶縁型変換回路の電力変換効率が最も高くなる前記スイッチング周期及び前記デッドタイムの一方又は双方との関係が予め設定された効率マップデータを備え、前記効率マップデータに従い、前記出力電流に応じて前記スイッチング周期及び前記デッドタイムの一方又は双方を変化させる請求項6に記載の電力変換装置。
- 前記制御部は、入力電圧に対する出力電圧の電圧変換ゲインが増加するように、前記出力電流の大きさに応じて前記スイッチング周期及び前記デッドタイムの一方又は双方を変化させる請求項6に記載の電力変換装置。
- 前記絶縁型変換回路の前段又は後段に、入力された直流電圧を所定の直流電圧に変換して出力する非絶縁型変換回路を備え、
前記制御部は、前記非絶縁型変換回路に設けられたスイッチング素子をオンオフ制御する請求項1から8のいずれか一項に記載の電力変換装置。 - 前記非絶縁型変換回路は、昇圧機能を有する請求項9に記載の電力変換装置。
- 前記共振用リアクトルは、前記二次巻線に結合していない前記一次巻線の部分である漏
れインダクタンスからなる請求項1から10のいずれか一項に記載の電力変換装置。
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