JP2018057212A

JP2018057212A - Electric power converter

Info

Publication number: JP2018057212A
Application number: JP2016193290A
Authority: JP
Inventors: 寛和林; Hirokazu Hayashi; 直章藤居; Naoaki Fujii
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2018-04-05

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique which can reduce the size and the cost of an electric power converter without degrading the power conversion efficiency.SOLUTION: In an electric power converter 10, a common reactor Lcom is serially connected to a first reactor L1. A first switch SW1 changes whether first direct-current power is to be supplied to the first reactor L1 and the common reactor Lcom. A second switch SW2 changes whether second direct-current power is to be supplied to the common reactor Lcom. The electric power converter 10 outputs a direct-current power with a different value from that of the first direct-current power based on the energy stored in the first reactor L1 and the common reactor Lcom when the first switch SW1 is on and the second switch SW2 is off. The electric power converter 10 outputs a direct-current power with a different value from that of the second direct-current power based on the energy stored in the common reactor Lcom when the first switch SW1 is off and the second switch SW2 is on.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電力を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 power.

共通の直流バスに電力を供給する２つの電力変換部を備える電力変換装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。一方の電力変換部は、太陽電池で発電された電力を変換して直流バスに出力する。他方の電力変換部は、蓄電池の電力を変換して直流バスに出力する。一般的に太陽電池と蓄電池では定格電力が異なっているため、各電力変換部は、入力される電力において電力変換効率が高くなるように設計されている。 A power conversion device including two power conversion units that supply power to a common DC bus is known (see, for example, Patent Document 1). One power converter converts the power generated by the solar cell and outputs it to the DC bus. The other power converter converts the power of the storage battery and outputs it to the DC bus. Since the rated power is generally different between the solar battery and the storage battery, each power conversion unit is designed so that the power conversion efficiency is high in the input power.

特開２０１１−１２０４５６号公報JP 2011-120456 A

このような電力変換装置のサイズとコストには改善の余地がある。 There is room for improvement in the size and cost of such a power converter.

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力変換効率を犠牲にすることなく電力変換装置を小型化および低コスト化できる技術を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a condition, The objective is to provide the technique which can reduce a power converter device in size and cost, without sacrificing power conversion efficiency.

上記課題を解決するために、本発明のある態様の電力変換装置は、第１リアクトルと、第１リアクトルに直列接続された共通リアクトルと、第１直流電力を第１リアクトルおよび共通リアクトルに供給するか否か切り替える第１スイッチと、第１直流電力とは異なる値の第２直流電力を共通リアクトルに供給するか否か切り替える第２スイッチと、を備える。電力変換装置は、第１スイッチがオンであり、第２スイッチがオフである場合、第１リアクトルと共通リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、第１直流電力とは異なる値の直流出力電力を出力し、第１スイッチがオフであり、第２スイッチがオンである場合、共通リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、第２直流電力とは異なる値の直流出力電力を出力する。 In order to solve the above problem, a power converter according to an aspect of the present invention supplies a first reactor, a common reactor connected in series to the first reactor, and first DC power to the first reactor and the common reactor. A first switch for switching whether or not, and a second switch for switching whether or not to supply the second DC power having a value different from the first DC power to the common reactor. When the first switch is on and the second switch is off, the power conversion device generates a DC output power having a value different from the first DC power based on the energy stored in the first reactor and the common reactor. When the first switch is off and the second switch is on, DC output power having a value different from the second DC power is output based on the energy stored in the common reactor.

本発明によれば、電力変換効率を犠牲にすることなく電力変換装置を小型化および低コスト化できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a power converter device can be reduced in size and cost without sacrificing power conversion efficiency.

第１の実施形態に係る電力変換システムの回路図である。1 is a circuit diagram of a power conversion system according to a first embodiment. 比較例に係る電力変換システムの回路図である。It is a circuit diagram of the power conversion system concerning a comparative example. 第２の実施形態に係る電力変換システムの回路図である。It is a circuit diagram of the power conversion system concerning a 2nd embodiment. 第３の実施形態に係る電力変換システムの回路図である。It is a circuit diagram of the power conversion system concerning a 3rd embodiment. 第４の実施形態に係る電力変換システムの回路図である。It is a circuit diagram of the power conversion system which concerns on 4th Embodiment. 第５の実施形態に係る電力変換システムの回路図である。It is a circuit diagram of the power conversion system which concerns on 5th Embodiment. 第６の実施形態に係る電力変換システムの回路図である。It is a circuit diagram of the power conversion system which concerns on 6th Embodiment. 第７の実施形態に係る電力変換システムの回路図である。It is a circuit diagram of the power conversion system which concerns on 7th Embodiment. 図８のリアクトルの構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the reactor of FIG. 図８のリアクトルの他の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the other structure of the reactor of FIG.

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電力変換システム１の回路図である。電力変換システム１は、直流電源Ｐ１，Ｐ２と、電力変換装置１０と、を備える。直流電源Ｐ１の定格電力は、直流電源Ｐ２の定格電力と異なる。例えば、直流電源Ｐ１は太陽電池であり、その電圧Ｖ１は３００Ｖである。例えば、直流電源Ｐ２は蓄電池であり、その電圧Ｖ２は１００Ｖである。 (First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram of a power conversion system 1 according to the first embodiment. The power conversion system 1 includes DC power sources P1 and P2 and a power conversion device 10. The rated power of the DC power supply P1 is different from the rated power of the DC power supply P2. For example, the DC power supply P1 is a solar cell, and the voltage V1 is 300V. For example, the DC power supply P2 is a storage battery, and the voltage V2 is 100V.

電力変換装置１０は、直流電源Ｐ１の第１直流電力を異なる値の直流出力電力に変換する動作と、第１直流電力とは異なる値の直流電源Ｐ２の第２直流電力を異なる値の直流出力電力に変換する動作とを切り替えて行う。具体的には、電力変換装置１０は、昇圧チョッパとして構成されており、直流電源Ｐ１の電圧Ｖ１を電圧Ｖｏに昇圧する動作と、直流電源Ｐ２の電圧Ｖ２を電圧Ｖｏに昇圧する動作とを切り替えて行う。 The power conversion device 10 converts the first DC power of the DC power supply P1 into DC output power having a different value and the second DC power of the DC power supply P2 having a value different from the first DC power. This is done by switching the operation to convert to electric power. Specifically, the power conversion device 10 is configured as a step-up chopper, and switches between an operation for boosting the voltage V1 of the DC power supply P1 to the voltage Vo and an operation for boosting the voltage V2 of the DC power supply P2 to the voltage Vo. Do it.

電力変換装置１０は、キャパシタＣ１と、第１リアクトルＬ１と、第１スイッチＳＷ１と、キャパシタＣ２と、第２スイッチＳＷ２と、共通リアクトルＬｃｏｍと、スイッチング素子Ｍ１と、整流素子Ｄ１と、キャパシタＣｏと、制御部１２と、を備える。 The power conversion device 10 includes a capacitor C1, a first reactor L1, a first switch SW1, a capacitor C2, a second switch SW2, a common reactor Lcom, a switching element M1, a rectifying element D1, and a capacitor Co. And a control unit 12.

キャパシタＣ１は、第１直流電力が供給される第１ノードＴ１と、所定の固定電圧である接地電圧との間に接続されている。第１リアクトルＬ１と第１スイッチＳＷ１は、第１ノードＴ１と、共通リアクトルＬｃｏｍの一端との間に直列接続されている。具体的には、第１リアクトルＬ１は、第１ノードＴ１に接続された一端と、他端とを有する。第１スイッチＳＷ１は、第１リアクトルＬ１の他端に接続された一端と、共通リアクトルＬｃｏｍの一端に接続された他端とを有する。第１スイッチＳＷ１は、第１直流電力を第１リアクトルＬ１および共通リアクトルＬｃｏｍの両者に供給するか否か切り替える。第１スイッチＳＷ１としては、トランジスタやリレーなどを用いることができる。 The capacitor C1 is connected between the first node T1 to which the first DC power is supplied and a ground voltage that is a predetermined fixed voltage. The first reactor L1 and the first switch SW1 are connected in series between the first node T1 and one end of the common reactor Lcom. Specifically, the first reactor L1 has one end connected to the first node T1 and the other end. The first switch SW1 has one end connected to the other end of the first reactor L1 and the other end connected to one end of the common reactor Lcom. The first switch SW1 switches whether to supply the first DC power to both the first reactor L1 and the common reactor Lcom. As the first switch SW1, a transistor, a relay, or the like can be used.

キャパシタＣ２は、第２直流電力が供給される第２ノードＴ２と、接地電圧との間に接続されている。第２スイッチＳＷ２は、第２ノードＴ２と、共通リアクトルＬｃｏｍの一端との間に接続されている。第２スイッチＳＷ２は、第２直流電力を共通リアクトルＬｃｏｍに供給するか否か切り替える。第２スイッチＳＷ２としても、トランジスタやリレーなどを用いることができる。 The capacitor C2 is connected between the second node T2 to which the second DC power is supplied and the ground voltage. The second switch SW2 is connected between the second node T2 and one end of the common reactor Lcom. The second switch SW2 switches whether to supply the second DC power to the common reactor Lcom. As the second switch SW2, a transistor or a relay can be used.

共通リアクトルＬｃｏｍは、第１スイッチＳＷ１を介して第１リアクトルＬ１に直列接続されている。共通リアクトルＬｃｏｍのインダクタンスは、第２直流電力の電力変換に適した値に設定されている。第１リアクトルＬ１のインダクタンスと共通リアクトルＬｃｏｍのインダクタンスとの和は、第１直流電力の電力変換に適した値に設定されている。 The common reactor Lcom is connected in series to the first reactor L1 via the first switch SW1. The inductance of the common reactor Lcom is set to a value suitable for power conversion of the second DC power. The sum of the inductance of the first reactor L1 and the inductance of the common reactor Lcom is set to a value suitable for power conversion of the first DC power.

スイッチング素子Ｍ１は、例えばＮ型ＭＯＳトランジスタなどの半導体素子であり、共通リアクトルＬｃｏｍの他端と接地電圧との間に接続され、スイッチング動作する。 The switching element M1 is a semiconductor element such as an N-type MOS transistor, for example, and is connected between the other end of the common reactor Lcom and the ground voltage and performs a switching operation.

整流素子Ｄ１は、例えばダイオードであり、共通リアクトルＬｃｏｍの他端に接続されたアノードと、出力ノードＴｏに接続されて直流出力電力を出力するカソードとを有する。このように、出力ノードＴｏの直流出力電力は、共通リアクトルＬｃｏｍの他端から出力される電力に基づいている。キャパシタＣｏは、整流素子Ｄ１のカソードと接地電圧との間に接続されている。 The rectifying element D1 is a diode, for example, and has an anode connected to the other end of the common reactor Lcom and a cathode connected to the output node To and outputting DC output power. Thus, the DC output power of the output node To is based on the power output from the other end of the common reactor Lcom. The capacitor Co is connected between the cathode of the rectifying element D1 and the ground voltage.

制御部１２は、第１スイッチＳＷ１に切り替え信号ＳＳ１を供給し、第２スイッチＳＷ２に切り替え信号ＳＳ２を供給し、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２の何れか一方をオンに制御し、他方をオフに制御する。この制御は、時刻、直流電源Ｐ１から供給される発電量、および、直流電源Ｐ２から供給される残容量などの外部情報に基づいて行われる。例えば制御部１２は、時刻に基づいて、太陽光発電が行える昼間には、第１スイッチＳＷ１をオンに制御し、太陽光発電が不可能な夜間には、第２スイッチＳＷ２をオンに制御する。また制御部１２は、直流電源Ｐ１の発電量が所定値以上の場合には、第１スイッチＳＷ１をオンに制御し、直流電源Ｐ１の発電量が所定値未満であって直流電源Ｐ２の残容量が所定値以上の場合には、第２スイッチＳＷ２をオンに制御してもよい。 The control unit 12 supplies the switching signal SS1 to the first switch SW1, supplies the switching signal SS2 to the second switch SW2, controls one of the first switch SW1 and the second switch SW2 to be on, and sets the other to Control off. This control is performed based on external information such as the time, the amount of power generated from the DC power supply P1, and the remaining capacity supplied from the DC power supply P2. For example, based on the time, the control unit 12 controls the first switch SW1 to be on during the daytime when solar power can be generated, and controls the second switch SW2 to be on at night when solar power generation is not possible. . In addition, when the power generation amount of the DC power supply P1 is equal to or greater than the predetermined value, the control unit 12 controls the first switch SW1 to be on, and the power generation amount of the DC power supply P1 is less than the predetermined value and If is greater than or equal to a predetermined value, the second switch SW2 may be controlled to turn on.

また制御部１２は、電圧Ｖｏに基づいて、スイッチング素子Ｍ１の制御端子にＰＷＭ（Pulse Width Modulaion）信号である駆動信号Ｓ１を供給する。具体的には、制御部１２は、駆動信号Ｓ１によって、電圧Ｖｏが目標電圧に近づくようにスイッチング素子Ｍ１をＰＷＭ制御する。このとき制御部１２は、第１スイッチＳＷ１をオンに制御している場合には、第１直流電力の電力変換に適したフィードバック制御を行い、第２スイッチＳＷ２をオンに制御している場合には、第２直流電力の電力変換に適したフィードバック制御を行う。 The control unit 12 supplies a drive signal S1 that is a PWM (Pulse Width Modulaion) signal to the control terminal of the switching element M1 based on the voltage Vo. Specifically, the control unit 12 performs PWM control of the switching element M1 with the drive signal S1 so that the voltage Vo approaches the target voltage. At this time, the control unit 12 performs feedback control suitable for power conversion of the first DC power when the first switch SW1 is controlled to be on, and when the second switch SW2 is controlled to be on. Performs feedback control suitable for power conversion of the second DC power.

制御部１２の構成は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてアナログ素子、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＦＰＧＡ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。 The configuration of the control unit 12 can be realized by cooperation of hardware resources and software resources, or only by hardware resources. As hardware resources, analog elements, microcomputers, DSPs, ROMs, RAMs, FPGAs, and other LSIs can be used. Firmware and other programs can be used as software resources.

次に、電力変換装置１０の全体的な動作について説明する。第１スイッチＳＷ１がオンであり、第２スイッチＳＷ２がオフである場合、第１直流電力は第１リアクトルＬ１および共通リアクトルＬｃｏｍに供給される。この場合、電力変換装置１０は、スイッチング素子Ｍ１のスイッチング動作に従い、第１リアクトルＬ１と共通リアクトルＬｃｏｍに蓄えられたエネルギーに基づいて、第１直流電力とは異なる値の直流出力電力を出力ノードＴｏから出力する。ここで、前述のように第１リアクトルＬ１のインダクタンスと共通リアクトルＬｃｏｍのインダクタンスとの和は、第１直流電力の電力変換に適した値に設定されている。そのため、適切な電力変換効率を得ることができる。 Next, the overall operation of the power conversion apparatus 10 will be described. When the first switch SW1 is on and the second switch SW2 is off, the first DC power is supplied to the first reactor L1 and the common reactor Lcom. In this case, the power conversion device 10 outputs DC output power having a value different from the first DC power based on the energy stored in the first reactor L1 and the common reactor Lcom according to the switching operation of the switching element M1. Output from. Here, as described above, the sum of the inductance of the first reactor L1 and the inductance of the common reactor Lcom is set to a value suitable for power conversion of the first DC power. Therefore, appropriate power conversion efficiency can be obtained.

また、第１スイッチＳＷ１がオフであり、第２スイッチＳＷ２がオンである場合、第２直流電力が共通リアクトルＬｃｏｍに供給される。この場合、電力変換装置１０は、スイッチング素子Ｍ１のスイッチング動作に従い、共通リアクトルＬｃｏｍに蓄えられたエネルギーに基づいて、第２直流電力とは異なる値の直流出力電力を出力ノードＴｏから出力する。ここで、前述のように共通リアクトルＬｃｏｍのインダクタンスは、第２直流電力の電力変換に適した値に設定されている。そのため、適切な電力変換効率を得ることができる。 Further, when the first switch SW1 is off and the second switch SW2 is on, the second DC power is supplied to the common reactor Lcom. In this case, the power conversion device 10 outputs DC output power having a value different from the second DC power from the output node To based on the energy stored in the common reactor Lcom in accordance with the switching operation of the switching element M1. Here, as described above, the inductance of the common reactor Lcom is set to a value suitable for power conversion of the second DC power. Therefore, appropriate power conversion efficiency can be obtained.

ここで、比較例の電力変換システム１Ｘについて説明する。
図２は、比較例に係る電力変換システム１Ｘの回路図である。電力変換システム１Ｘは、それぞれ昇圧チョッパとして動作する２台の電力変換装置１０Ｘ−１，１０Ｘ−２を備える。電力変換装置１０Ｘ−１，１０Ｘ−２の出力ノードは、互いに接続されている。直流電源Ｐ１の第１直流電力を変換する場合、電力変換装置１０Ｘ−１が動作する。直流電源Ｐ２の第２直流電力を変換する場合、電力変換装置１０Ｘ−２が動作する。 Here, the power conversion system 1X of a comparative example is demonstrated.
FIG. 2 is a circuit diagram of a power conversion system 1X according to a comparative example. The power conversion system 1X includes two power conversion devices 10X-1 and 10X-2 that each operate as a boost chopper. The output nodes of the power conversion devices 10X-1 and 10X-2 are connected to each other. When converting the first DC power of the DC power supply P1, the power converter 10X-1 operates. When converting the second DC power of the DC power supply P2, the power converter 10X-2 operates.

電力変換装置１０Ｘ−１のリアクトルＬ１Ｘのインダクタンスは、第１直流電力の電力変換に適した値に設定されている。電力変換装置１０Ｘ−２のリアクトルＬ２Ｘのインダクタンスは、第２直流電力の電力変換に適した値に設定されている。リアクトルＬ１Ｘのインダクタンスは、リアクトルＬ２Ｘのインダクタンスより大きい。 The inductance of reactor L1X of power conversion device 10X-1 is set to a value suitable for power conversion of the first DC power. The inductance of reactor L2X of power conversion device 10X-2 is set to a value suitable for power conversion of the second DC power. The inductance of reactor L1X is larger than the inductance of reactor L2X.

ここで、本実施形態の共通リアクトルＬｃｏｍのインダクタンスは、比較例のリアクトルＬ２Ｘのインダクタンスと等しい。本実施形態の第１リアクトルＬ１のインダクタンスは、比較例のリアクトルＬ１ＸのインダクタンスからリアクトルＬ２Ｘのインダクタンスを減算した値と等しい。つまり、本実施形態では、第１リアクトルＬ１と共通リアクトルＬｃｏｍのインダクタンスの和は、比較例のリアクトルＬ１Ｘのインダクタンスと等しい。よって、本実施形態では、比較例に対して、リアクトルＬ２Ｘの分だけリアクトルを削減できる。リアクトルは他の構成要素に比して比較的大型であるため、リアクトルのサイズを削減することで電力変換装置１０を効果的に小型化することができる。 Here, the inductance of the common reactor Lcom of this embodiment is equal to the inductance of the reactor L2X of the comparative example. The inductance of the first reactor L1 of this embodiment is equal to a value obtained by subtracting the inductance of the reactor L2X from the inductance of the reactor L1X of the comparative example. That is, in this embodiment, the sum of the inductances of the first reactor L1 and the common reactor Lcom is equal to the inductance of the reactor L1X of the comparative example. Therefore, in this embodiment, the reactor can be reduced by the amount corresponding to the reactor L2X with respect to the comparative example. Since the reactor is relatively large as compared with other components, the power conversion device 10 can be effectively downsized by reducing the size of the reactor.

また、本実施形態ではスイッチング素子Ｍ１、整流素子Ｄ１およびキャパシタＣｏも共用することができ、これらを１つずつ設ければよいので、これによってもサイズとコストを削減できる。 Further, in the present embodiment, the switching element M1, the rectifying element D1, and the capacitor Co can be shared, and it is only necessary to provide them one by one, which can also reduce the size and cost.

このように本実施形態によれば、第１直流電力が変換される場合と第２直流電力が変換される場合とにおいて共通リアクトルＬｃｏｍを共用しているので、電力変換効率を犠牲にすることなくリアクトルのサイズとコストを削減できる。従って、電力変換装置１０を小型化および低コスト化できる。 Thus, according to this embodiment, since the common reactor Lcom is shared between the case where the first DC power is converted and the case where the second DC power is converted, the power conversion efficiency is not sacrificed. Reactor size and cost can be reduced. Therefore, the power converter 10 can be reduced in size and cost.

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、電力変換装置が双方向チョッパとして構成されている点において第１の実施形態と異なる。以下では、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。 (Second Embodiment)
The second embodiment differs from the first embodiment in that the power conversion device is configured as a bidirectional chopper. Below, it demonstrates centering around difference with 1st Embodiment.

図３は、第２の実施形態に係る電力変換システム１Ａの回路図である。ここでは、スイッチング素子Ｍ１を第１スイッチング素子Ｍ１と称する。電力変換装置１０Ａは、図１の整流素子Ｄ１に替えて第２スイッチング素子Ｍ２を備える。第１スイッチング素子Ｍ１と第２スイッチング素子Ｍ２には寄生ダイオードも図示している。第２スイッチング素子Ｍ２は、共通リアクトルＬｃｏｍの他端に接続された一端と、出力ノードＴｏに接続されて直流出力電力を出力する他端とを有する。キャパシタＣｏは、第２スイッチング素子Ｍ２の他端と接地電圧との間に接続されている。 FIG. 3 is a circuit diagram of a power conversion system 1A according to the second embodiment. Here, the switching element M1 is referred to as a first switching element M1. The power conversion device 10A includes a second switching element M2 instead of the rectifying element D1 in FIG. Parasitic diodes are also shown in the first switching element M1 and the second switching element M2. The second switching element M2 has one end connected to the other end of the common reactor Lcom and the other end connected to the output node To and outputting DC output power. The capacitor Co is connected between the other end of the second switching element M2 and the ground voltage.

制御部１２Ａは、電圧Ｖｏに基づいて、第１スイッチング素子Ｍ１の制御端子に駆動信号Ｓ１を供給し、第２スイッチング素子Ｍ２の制御端子に駆動信号Ｓ２を供給する。具体的には、制御部１２Ａは、昇圧時には、駆動信号Ｓ１によって、電圧Ｖｏが目標電圧に近づくように第１スイッチング素子Ｍ１をＰＷＭ制御し、駆動信号Ｓ２によって第２スイッチング素子Ｍ２をオフに制御する。つまり、第１スイッチング素子Ｍ１は、昇圧時にスイッチング動作する。これにより、第１スイッチＳＷ１がオンであり、第２スイッチＳＷ２がオフである場合、電圧Ｖ１が電圧Ｖｏに昇圧される。第１スイッチＳＷ１がオフであり、第２スイッチＳＷ２がオンである場合、電圧Ｖ２が電圧Ｖｏに昇圧される。 Based on the voltage Vo, the control unit 12A supplies the drive signal S1 to the control terminal of the first switching element M1, and supplies the drive signal S2 to the control terminal of the second switching element M2. Specifically, at the time of boosting, the control unit 12A performs PWM control of the first switching element M1 so that the voltage Vo approaches the target voltage by the drive signal S1, and controls the second switching element M2 to be turned off by the drive signal S2. To do. That is, the first switching element M1 performs a switching operation during boosting. Accordingly, when the first switch SW1 is on and the second switch SW2 is off, the voltage V1 is boosted to the voltage Vo. When the first switch SW1 is off and the second switch SW2 is on, the voltage V2 is boosted to the voltage Vo.

また、制御部１２Ａは、降圧時には、駆動信号Ｓ１によって第１スイッチング素子Ｍ１をオフに制御し、駆動信号Ｓ２によって、電圧Ｖ１または電圧Ｖ２が目標電圧に近づくように第２スイッチング素子Ｍ２をＰＷＭ制御する。つまり、第２スイッチング素子Ｍ２は、降圧時にスイッチング動作する。これにより、第１スイッチＳＷ１がオフであり、第２スイッチＳＷ２がオンである場合、電圧Ｖｏが電圧Ｖ２に降圧され、直流電源Ｐ２が充電される。なお、直流電源Ｐ１が充電可能な装置であれば、第１スイッチＳＷ１がオンであり、第２スイッチＳＷ２がオフである場合、電圧Ｖｏが電圧Ｖ１に降圧され、直流電源Ｐ１が充電される。 Further, at the time of step-down, the control unit 12A controls the first switching element M1 to be turned off by the drive signal S1, and performs PWM control on the second switching element M2 so that the voltage V1 or the voltage V2 approaches the target voltage by the drive signal S2. To do. That is, the second switching element M2 performs a switching operation at the time of step-down. Thus, when the first switch SW1 is off and the second switch SW2 is on, the voltage Vo is stepped down to the voltage V2, and the DC power supply P2 is charged. If the DC power supply P1 is a chargeable device, when the first switch SW1 is on and the second switch SW2 is off, the voltage Vo is stepped down to the voltage V1 and the DC power supply P1 is charged.

本実施形態によれば、双方向チョッパの構成においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。 According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained even in the configuration of the bidirectional chopper.

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、電力変換装置が降圧チョッパとして構成されている点において第１の実施形態と異なる。以下では、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。 (Third embodiment)
The third embodiment differs from the first embodiment in that the power converter is configured as a step-down chopper. Below, it demonstrates centering around difference with 1st Embodiment.

図４は、第３の実施形態に係る電力変換システム１Ｂの回路図である。ここでは、スイッチング素子Ｍ１を第１スイッチング素子Ｍ１と称し、整流素子Ｄ１を第１整流素子Ｄ１と称する。電力変換装置１０Ｂは、図１の構成に加え、第２スイッチング素子Ｍ２と、第２整流素子Ｄ２とをさらに備える。 FIG. 4 is a circuit diagram of a power conversion system 1B according to the third embodiment. Here, the switching element M1 is referred to as a first switching element M1, and the rectifying element D1 is referred to as a first rectifying element D1. The power conversion device 10B further includes a second switching element M2 and a second rectifying element D2 in addition to the configuration of FIG.

第１スイッチング素子Ｍ１は、第１ノードＴ１に接続された一端と、第１リアクトルＬ１の一端に接続された他端とを有し、第１スイッチＳＷ１がオンであり、第２スイッチＳＷ２がオフである場合にスイッチング動作する。第１整流素子Ｄ１は、第１スイッチング素子Ｍ１の他端に接続されたカソードと、接地電圧に接続されたアノードとを有する。 The first switching element M1 has one end connected to the first node T1 and the other end connected to one end of the first reactor L1, and the first switch SW1 is on and the second switch SW2 is off. If it is, switching operation is performed. The first rectifying element D1 has a cathode connected to the other end of the first switching element M1 and an anode connected to the ground voltage.

第２スイッチング素子Ｍ２は、第２ノードＴ２に接続された一端と、第２スイッチＳＷ２の一端に接続された他端とを有し、第１スイッチＳＷ１がオフであり、第２スイッチＳＷ２がオンである場合にスイッチング動作する。第２整流素子Ｄ２は、第２スイッチング素子Ｍ２の他端に接続されたカソードと、接地電圧に接続されたアノードとを有する。 The second switching element M2 has one end connected to the second node T2 and the other end connected to one end of the second switch SW2. The first switch SW1 is off and the second switch SW2 is on. When it is, the switching operation is performed. The second rectifying element D2 has a cathode connected to the other end of the second switching element M2, and an anode connected to the ground voltage.

キャパシタＣｏは、共通リアクトルＬｃｏｍの他端と接地電圧との間に接続されている。 The capacitor Co is connected between the other end of the common reactor Lcom and the ground voltage.

制御部１２Ｂは、第１直流電力が直流出力電力に変換される場合、第１スイッチＳＷ１をオンに制御し、第２スイッチＳＷ２をオフに制御し、第１スイッチング素子Ｍ１をスイッチング動作させる。これにより、電圧Ｖ１が電圧Ｖｏに降圧される。 When the first DC power is converted into DC output power, the control unit 12B controls the first switch SW1 to be turned on, the second switch SW2 to be turned off, and causes the first switching element M1 to perform a switching operation. Thereby, the voltage V1 is stepped down to the voltage Vo.

制御部１２Ｂは、第２直流電力が直流出力電力に変換される場合、第２スイッチＳＷ２をオンに制御し、第１スイッチＳＷ１をオフに制御し、第２スイッチング素子Ｍ２をスイッチング動作させる。これにより、電圧Ｖ２が電圧Ｖｏに降圧される。 When the second DC power is converted to DC output power, the control unit 12B controls the second switch SW2 to be turned on, the first switch SW1 to be turned off, and causes the second switching element M2 to perform a switching operation. Thereby, the voltage V2 is stepped down to the voltage Vo.

本実施形態によれば、降圧チョッパの構成においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。 According to the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained in the configuration of the step-down chopper.

（第４の実施形態）
第４の実施形態では、電力変換装置が絶縁型フライバック方式コンバータとして構成されている点において第１の実施形態と異なる。以下では、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。 (Fourth embodiment)
The fourth embodiment differs from the first embodiment in that the power conversion device is configured as an isolated flyback converter. Below, it demonstrates centering around difference with 1st Embodiment.

図５は、第４の実施形態に係る電力変換システム１Ｃの回路図である。ここでは、スイッチング素子Ｍ１を第１スイッチング素子Ｍ１と称する。電力変換装置１０Ｃは、図１の構成に加え、第２スイッチング素子Ｍ２と、出力リアクトルＬｏと、整流平滑回路１４とをさらに備える。また、図１のキャパシタＣ１，Ｃ２は設けられていない。 FIG. 5 is a circuit diagram of a power conversion system 1C according to the fourth embodiment. Here, the switching element M1 is referred to as a first switching element M1. The power conversion device 10C further includes a second switching element M2, an output reactor Lo, and a rectifying / smoothing circuit 14 in addition to the configuration of FIG. Further, the capacitors C1 and C2 in FIG. 1 are not provided.

第１スイッチＳＷ１と、第１リアクトルＬ１と、共通リアクトルＬｃｏｍと、第１スイッチング素子Ｍ１は、第１ノードＴ１とノードＴ１ａとの間に直列接続されている。具体的には、第１スイッチＳＷ１は、第１ノードＴ１に接続された一端と、共通リアクトルＬｃｏｍの一端に接続された他端とを有する。共通リアクトルＬｃｏｍの他端は、第１リアクトルＬ１の一端に接続されている。第１リアクトルＬ１の他端は、第１スイッチング素子Ｍ１の一端に接続されている。第１スイッチング素子Ｍ１の他端は、ノードＴ１ａに接続されている。第１ノードＴ１には、直流電源Ｐ１のプラス側のノードが接続され、ノードＴ１ａには、直流電源Ｐ１のマイナス側のノードが接続されている。 The first switch SW1, the first reactor L1, the common reactor Lcom, and the first switching element M1 are connected in series between the first node T1 and the node T1a. Specifically, the first switch SW1 has one end connected to the first node T1 and the other end connected to one end of the common reactor Lcom. The other end of the common reactor Lcom is connected to one end of the first reactor L1. The other end of the first reactor L1 is connected to one end of the first switching element M1. The other end of the first switching element M1 is connected to the node T1a. The first node T1 is connected to the positive node of the DC power supply P1, and the node T1a is connected to the negative node of the DC power supply P1.

第２スイッチＳＷ２と、共通リアクトルＬｃｏｍと、第２スイッチング素子Ｍ２は、第２ノードＴ２とノードＴ２ａとの間に直列接続されている。具体的には、第２スイッチＳＷ２は、第２ノードＴ２に接続された一端と、共通リアクトルＬｃｏｍの一端に接続された他端とを有する。第２スイッチング素子Ｍ２は、共通リアクトルＬｃｏｍの他端に接続された一端と、ノードＴ２ａに接続された他端とを有する。第２ノードＴ２には、直流電源Ｐ２のプラス側のノードが接続され、ノードＴ２ａには、直流電源Ｐ２のマイナス側のノードが接続されている。 The second switch SW2, the common reactor Lcom, and the second switching element M2 are connected in series between the second node T2 and the node T2a. Specifically, the second switch SW2 has one end connected to the second node T2 and the other end connected to one end of the common reactor Lcom. Second switching element M2 has one end connected to the other end of common reactor Lcom and the other end connected to node T2a. The positive node of the DC power supply P2 is connected to the second node T2, and the negative node of the DC power supply P2 is connected to the node T2a.

このような構成により、第１スイッチＳＷ１は、第１直流電力を第１リアクトルＬ１および共通リアクトルＬｃｏｍの両者に供給するか否か切り替える。第２スイッチＳＷ２は、第２直流電力を共通リアクトルＬｃｏｍに供給するか否か切り替える。 With such a configuration, the first switch SW1 switches whether to supply the first DC power to both the first reactor L1 and the common reactor Lcom. The second switch SW2 switches whether to supply the second DC power to the common reactor Lcom.

出力リアクトルＬｏは、第１リアクトルＬ１および共通リアクトルＬｃｏｍに磁気結合している。第１リアクトルＬ１、共通リアクトルＬｃｏｍおよび出力リアクトルＬｏは、絶縁トランスＴＲ１を構成している。第１リアクトルＬ１と共通リアクトルＬｃｏｍは、絶縁トランスＴＲ１の一次側コイルとして機能し、出力リアクトルＬｏは、絶縁トランスＴＲ１の二次側コイルとして機能する。出力リアクトルＬｏのインダクタンスは、昇圧比または降圧比に応じて決定される。 The output reactor Lo is magnetically coupled to the first reactor L1 and the common reactor Lcom. The first reactor L1, the common reactor Lcom, and the output reactor Lo constitute an insulation transformer TR1. The first reactor L1 and the common reactor Lcom function as a primary coil of the insulation transformer TR1, and the output reactor Lo functions as a secondary coil of the insulation transformer TR1. The inductance of the output reactor Lo is determined according to the step-up ratio or the step-down ratio.

整流平滑回路１４は、出力リアクトルＬｏの出力電力を整流および平滑化して、直流出力電力を出力する。整流平滑回路１４は、整流素子Ｄ１と、キャパシタＣｏとを有する。整流素子Ｄ１は、出力リアクトルＬｏの一端に接続されたアノードと、出力ノードＴｏに接続されて直流出力電力を出力するカソードとを有する。キャパシタＣｏは、整流素子Ｄ１のカソードと、出力リアクトルＬｏの他端との間に接続されている。出力リアクトルＬｏの他端は、出力ノードＴｏａに接続されている。 The rectifying / smoothing circuit 14 rectifies and smoothes the output power of the output reactor Lo, and outputs DC output power. The rectifying / smoothing circuit 14 includes a rectifying element D1 and a capacitor Co. The rectifying element D1 has an anode connected to one end of the output reactor Lo, and a cathode connected to the output node To and outputting DC output power. The capacitor Co is connected between the cathode of the rectifying element D1 and the other end of the output reactor Lo. The other end of the output reactor Lo is connected to the output node Toa.

制御部１２Ｃは、第１直流電力が直流出力電力に変換される場合、第１スイッチＳＷ１をオンに制御し、第２スイッチＳＷ２をオフに制御し、第１スイッチング素子Ｍ１をスイッチング動作させる。これにより、電圧Ｖ１が電圧Ｖｏに昇圧または降圧される。 When the first DC power is converted into DC output power, the control unit 12C controls the first switch SW1 to be turned on, the second switch SW2 to be turned off, and causes the first switching element M1 to perform a switching operation. As a result, the voltage V1 is stepped up or stepped down to the voltage Vo.

制御部１２Ｃは、第２直流電力が直流出力電力に変換される場合、第２スイッチＳＷ２をオンに制御し、第１スイッチＳＷ１をオフに制御し、第２スイッチング素子Ｍ２をスイッチング動作させる。これにより、電圧Ｖ２が電圧Ｖｏに昇圧または降圧される。 When the second DC power is converted into DC output power, the control unit 12C controls the second switch SW2 to be turned on, the first switch SW1 to be turned off, and causes the second switching element M2 to perform a switching operation. As a result, the voltage V2 is stepped up or stepped down to the voltage Vo.

本実施形態によれば、絶縁型フライバック方式コンバータの構成においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。 According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained in the configuration of the isolated flyback converter.

なお、第１スイッチング素子Ｍ１と第２スイッチング素子Ｍ２を設けずに、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２をスイッチング素子として利用してもよい。この場合、制御部１２Ｃは、第１スイッチＳＷ１をスイッチング動作させ、第２スイッチＳＷ２をオフに制御することにより、第１直流電力を直流出力電力に変換できる。また制御部１２Ｃは、第１スイッチＳＷ１をオフに制御し、第２スイッチＳＷ２をスイッチング動作させることにより、第２直流電力を直流出力電力に変換できる。 Note that the first switch SW1 and the second switch SW2 may be used as switching elements without providing the first switching element M1 and the second switching element M2. In this case, the control unit 12C can convert the first DC power into the DC output power by switching the first switch SW1 and controlling the second switch SW2 to be turned off. Further, the control unit 12C can convert the second DC power into the DC output power by controlling the first switch SW1 to be off and switching the second switch SW2.

また、整流平滑回路１４にダイオードとリアクトルを追加して、フォワード方式コンバータを構成することもできる。この場合の整流平滑回路１４の構成は、周知の構成を採用できるため、説明は省略する。 A forward converter can also be configured by adding a diode and a reactor to the rectifying and smoothing circuit 14. Since the configuration of the rectifying / smoothing circuit 14 in this case can adopt a known configuration, the description thereof is omitted.

（第５の実施形態）
第５の実施形態では、電力変換装置がｎ（ｎは３以上の整数）台の直流電源に接続可能な点において第２の実施形態と異なる。以下では、第２の実施形態との相違点を中心に説明する。 (Fifth embodiment)
The fifth embodiment is different from the second embodiment in that the power conversion device can be connected to n (n is an integer of 3 or more) DC power supplies. Below, it demonstrates centering around difference with 2nd Embodiment.

図６は、第５の実施形態に係る電力変換システム１Ｄの回路図である。電力変換装置１０Ｄは、ｎ個のキャパシタＣ１〜Ｃｎと、（ｎ−１）個の第１から第（ｎ−１）リアクトルＬ１〜Ｌ（ｎ−１）と、ｎ個の第１から第ｎスイッチＳＷ１〜ＳＷｎと、を備える。図６では、キャパシタＣ３〜Ｃ（ｎ−１）と、第３から第（ｎ−１）リアクトルＬ３〜Ｌ（ｎ−１）と、第３から第（ｎ−１）スイッチＳＷ３〜ＳＷ（ｎ−１）は、図示を省略している。 FIG. 6 is a circuit diagram of a power conversion system 1D according to the fifth embodiment. The power conversion device 10D includes n capacitors C1 to Cn, (n-1) first to (n-1) th reactors L1 to L (n-1), and n first to nth. Switches SW1 to SWn. In FIG. 6, capacitors C3 to C (n-1), third to (n-1) th reactors L3 to L (n-1), and third to (n-1) th switches SW3 to SW (n The illustration of -1) is omitted.

ｉ（ｉは、１から（ｎ−１）までの整数）番目のキャパシタＣｉは、直流電源Ｐｉから第ｉ直流電力が供給されるｉ番目の第ｉノードＴｉと、接地電圧との間に接続されている。ｎ番目のキャパシタＣｎは、直流電源Ｐｎから第ｎ直流電力が供給されるｎ番目の第ｎノードＴｎと、接地電圧との間に接続されている。第１直流電力から第ｎ直流電力は、それぞれ値が異なる。 The i-th capacitor Ci (i is an integer from 1 to (n-1)) is connected between the i-th i-th node Ti to which the i-th DC power is supplied from the DC power supply Pi and the ground voltage. Has been. The nth capacitor Cn is connected between the nth nth node Tn to which the nth DC power is supplied from the DC power supply Pn and the ground voltage. The first DC power to the n-th DC power have different values.

第ｉリアクトルＬｉは、第ｉノードＴｉに接続された一端と、他端とを有する。第ｉスイッチＳＷｉは、第ｉリアクトルＬｉの他端に接続された一端と、共通リアクトルＬｃｏｍの一端に接続された他端とを有する。第ｉスイッチＳＷｉは、第ｉ直流電力を第ｉリアクトルＬｉおよび共通リアクトルＬｃｏｍの両者に供給するか否か切り替える。 The i-th reactor Li has one end connected to the i-th node Ti and the other end. The i-th switch SWi has one end connected to the other end of the i-th reactor Li and the other end connected to one end of the common reactor Lcom. The i-th switch SWi switches whether to supply the i-th DC power to both the i-th reactor Li and the common reactor Lcom.

第ｎスイッチＳＷｎは、第ｎノードＴｎと、共通リアクトルＬｃｏｍの一端との間に接続されている。第ｎスイッチＳＷｎは、第ｎ直流電力を共通リアクトルＬｃｏｍに供給するか否か切り替える。 The nth switch SWn is connected between the nth node Tn and one end of the common reactor Lcom. The nth switch SWn switches whether to supply the nth DC power to the common reactor Lcom.

共通リアクトルＬｃｏｍのインダクタンスは、第ｎ直流電力の電力変換に適した値に設定されている。第ｉリアクトルＬｉのインダクタンスと共通リアクトルＬｃｏｍのインダクタンスとの和は、第ｉ直流電力の電力変換に適した値に設定されている。従って、第１から第（ｎ−１）リアクトルＬ１〜Ｌ（ｎ−１）のインダクタンスは、それぞれ異なる。 The inductance of the common reactor Lcom is set to a value suitable for power conversion of the nth DC power. The sum of the inductance of the i-th reactor Li and the inductance of the common reactor Lcom is set to a value suitable for power conversion of the i-th DC power. Accordingly, the inductances of the first to (n-1) th reactors L1 to L (n-1) are different from each other.

制御部１２Ｄは、第ｉ直流電力が直流出力電力に変換される場合に、切り替え信号ＳＳ１〜ＳＳｎにより第ｉスイッチＳＷｉをオンに制御し、他のスイッチをオフに制御する。 When the i-th DC power is converted into DC output power, the control unit 12D controls the i-th switch SWi to be turned on and the other switches to be turned off by the switching signals SS1 to SSn.

本実施形態によれば、ｎ台の直流電源に対応でき、電力変換効率を犠牲にすることなくリアクトルのサイズとコストを削減できる。ｎが大きいほど、サイズとコストの削減効果が大きくなる。 According to this embodiment, it is possible to deal with n DC power supplies, and the size and cost of the reactor can be reduced without sacrificing power conversion efficiency. The larger n is, the greater the effect of reducing size and cost.

なお、第１、第３および第４の実施形態についても同様に、ｎ台の直流電源に接続可能に構成できる。 Similarly, the first, third, and fourth embodiments can be configured to be connectable to n DC power sources.

（第６の実施形態）
第６の実施形態では、供給電力が変化する１台の直流電源に接続される点において第５の実施形態と異なる。以下では、第５の実施形態との相違点を中心に説明する。 (Sixth embodiment)
The sixth embodiment is different from the fifth embodiment in that it is connected to one DC power supply whose supply power changes. Below, it demonstrates centering around difference with 5th Embodiment.

図７は、第６の実施形態に係る電力変換システム１Ｅの回路図である。第１から第ｎ直流電力は、供給電力が変化する同一の直流電源Ｐ１Ｅから供給される。つまり、第１から第ｎノードＴ１〜Ｔｎは、同一の直流電源Ｐ１Ｅに接続されている。直流電源Ｐ１Ｅは、例えば太陽電池、蓄電池または燃料電池などである。 FIG. 7 is a circuit diagram of a power conversion system 1E according to the sixth embodiment. The first to n-th DC power is supplied from the same DC power supply P1E in which the supplied power changes. That is, the first to n-th nodes T1 to Tn are connected to the same DC power supply P1E. The DC power supply P1E is, for example, a solar cell, a storage battery, or a fuel cell.

電力変換装置１０Ｅの構成は、図６と同様であるが、制御部１２Ｅの機能が異なる。制御部１２Ｅは、直流電源Ｐ１Ｅが第ｉ直流電力を供給している場合、第ｉスイッチＳＷｉをオンに制御し、他のスイッチをオフに制御し、第ｉ直流電力を第ｉリアクトルと共通リアクトルＬｃｏｍに供給させる。制御部１２Ｅは、直流電源Ｐ１Ｅが第ｎ直流電力を供給している場合、第ｎスイッチＳＷｎをオンに制御し、他のスイッチをオフに制御し、第ｎ直流電力を共通リアクトルＬｃｏｍに供給させる。具体的には、制御部１２Ｅは、第１から第ｎスイッチＳＷ１〜ＳＷｎ毎に対応付けられた適切な直流電力の値をテーブルとして予め保持することができる。そして、制御部１２Ｅは、直流電源Ｐ１Ｅから供給される情報、または、図示しない電圧センサと電流センサの検出値に基づいて、直流電源Ｐ１Ｅから供給される現在の直流電力の値を取得する。制御部１２Ｅは、テーブルを参照して、第１から第ｎスイッチＳＷ１〜ＳＷｎのうち取得された現在の直流電力の値に最も適切なものをオンに制御する。 The configuration of the power conversion device 10E is the same as that in FIG. 6, but the function of the control unit 12E is different. When the DC power supply P1E supplies the i-th DC power, the control unit 12E controls the i-th switch SWi to be turned on, the other switches to be turned off, and the i-th DC power to the i-th reactor and the common reactor. Supply to Lcom. When the DC power supply P1E supplies the nth DC power, the control unit 12E controls the nth switch SWn to be turned on, controls the other switches to be turned OFF, and supplies the nth DC power to the common reactor Lcom. . Specifically, the control unit 12E can hold beforehand appropriate DC power values associated with the first to n-th switches SW1 to SWn as a table. Then, the control unit 12E acquires the value of the current DC power supplied from the DC power supply P1E based on information supplied from the DC power supply P1E or detection values of a voltage sensor and a current sensor (not shown). The control unit 12E refers to the table and controls to turn on one of the first to n-th switches SW1 to SWn that is most appropriate for the acquired current DC power value.

本実施形態によれば、直流電源Ｐ１Ｅから供給される複数の値の直流電力のそれぞれにおいて高い変換効率を得ることができる。また、電力変換装置１０Ｅを小型化および低コスト化できる。 According to this embodiment, high conversion efficiency can be obtained in each of a plurality of values of DC power supplied from the DC power supply P1E. Further, the power conversion device 10E can be reduced in size and cost.

（第７の実施形態）
第７の実施形態は、リアクトルの構造に関する。ここでは、第５の実施形態においてｎ＝３の場合について説明する。 (Seventh embodiment)
The seventh embodiment relates to the structure of the reactor. Here, a case where n = 3 in the fifth embodiment will be described.

図８は、第７の実施形態に係る電力変換システム１Ｄの回路図である。図９は、図８の第１および第２リアクトルＬ１，Ｌ２と共通リアクトルＬｃｏｍの構成を概略的に示す図である。第１リアクトルＬ１は、コア５０と、絶縁部材５２と、巻き線５４とを有する。第２リアクトルＬ２は、コア５０と、絶縁部材５２と、巻き線５６とを有する。共通リアクトルＬｃｏｍは、コア５０と、絶縁部材５２と、巻き線５８とを有する。 FIG. 8 is a circuit diagram of a power conversion system 1D according to the seventh embodiment. FIG. 9 schematically shows configurations of first and second reactors L1 and L2 and common reactor Lcom of FIG. The first reactor L <b> 1 includes a core 50, an insulating member 52, and a winding 54. The second reactor L <b> 2 has a core 50, an insulating member 52, and a winding 56. The common reactor Lcom has a core 50, an insulating member 52, and a winding 58.

第１リアクトルＬ１のコア５０と、第２リアクトルＬ２のコア５０と、共通リアクトルＬｃｏｍのコア５０は、一体に構成されており、例えば円柱形状を有している。絶縁部材５２は、中空の円柱形状を有しており、コア５０の一部を覆っている。巻き線５４，５６，５８は、それぞれ、絶縁部材５２を挟んで同一のコア５０に巻かれている。巻き線５４の端子ａ，ｂは、図８の第１リアクトルＬ１の端子ａ，ｂに対応する。巻き線５６の端子ｃ，ｄは、図８の第２リアクトルＬ２の端子ｃ，ｄに対応する。巻き線５８の端子ｅ，ｆは、図８の共通リアクトルＬｃｏｍの端子ｅ，ｆに対応する。 The core 50 of the first reactor L1, the core 50 of the second reactor L2, and the core 50 of the common reactor Lcom are integrally formed, and have, for example, a cylindrical shape. The insulating member 52 has a hollow cylindrical shape and covers a part of the core 50. The windings 54, 56, and 58 are wound around the same core 50 with the insulating member 52 interposed therebetween. The terminals a and b of the winding 54 correspond to the terminals a and b of the first reactor L1 in FIG. Terminals c and d of winding 56 correspond to terminals c and d of second reactor L2 in FIG. Terminals e and f of winding 58 correspond to terminals e and f of common reactor Lcom in FIG.

図１０は、図８の第１および第２リアクトルＬ１，Ｌ２と共通リアクトルＬｃｏｍの他の構成を概略的に示す図である。図９との相違点を中心に説明する。第１リアクトルＬ１のコア５０Ａと、リアクトルＬ２のコア５０Ａと、共通リアクトルＬｃｏｍのコア５０Ａは、一体に構成されており、リング形状を有している。絶縁部材５２Ａは、中空の形状を有しており、コア５０Ａの一部を覆っている。巻き線５４Ａ，５６Ａ，５８Ａは、それぞれ、絶縁部材５２Ａを挟んで同一のコア５０Ａに巻かれている。 FIG. 10 schematically shows another configuration of first and second reactors L1 and L2 and common reactor Lcom of FIG. The difference from FIG. 9 will be mainly described. The core 50A of the first reactor L1, the core 50A of the reactor L2, and the core 50A of the common reactor Lcom are integrally formed and have a ring shape. The insulating member 52A has a hollow shape and covers a part of the core 50A. The windings 54A, 56A, and 58A are wound around the same core 50A with the insulating member 52A interposed therebetween.

このように本実施形態によれば、複数のリアクトルのコア５０が一体に構成されているので、リアクトルのコストの大部分を占めるコア５０を低コスト化できる。従って、電力変換装置１０Ｄを低コスト化できる。
なお、本実施形態は、第１から第６の実施形態に適用できる。 Thus, according to this embodiment, since the core 50 of the several reactor is comprised integrally, the core 50 which occupies most of the cost of a reactor can be reduced. Accordingly, the cost of the power conversion device 10D can be reduced.
This embodiment can be applied to the first to sixth embodiments.

以上、本発明について、実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 In the above, this invention was demonstrated based on the Example. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to the respective components or combinations of the respective treatment processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. is there.

例えば、第１から第４の実施形態において、共通リアクトルＬｃｏｍに直列接続された、第１リアクトルＬ１のインダクタンスより小さいインダクタンスを有する第２リアクトルをさらに備えてもよい。具体的には、第１から第３の実施形態では、第２リアクトルは、第２ノードＴ２と共通リアクトルＬｃｏｍの一端との間に挿入されてもよい。第４の実施形態では、第２リアクトルは、共通リアクトルＬｃｏｍの他端と第２スイッチング素子Ｍ２の一端との間に挿入されてもよい。第２リアクトルのインダクタンスと共通リアクトルＬｃｏｍのインダクタンスとの和は、第２直流電力の電力変換に適した値に設定されている。この変形例では、第２スイッチＳＷ２は、第２直流電力を共通リアクトルＬｃｏｍおよび第２リアクトルに供給するか否か切り替える。電力変換装置１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、第１スイッチＳＷ１がオフであり、第２スイッチＳＷ２がオンである場合、共通リアクトルＬｃｏｍと第２リアクトルに蓄えられたエネルギーに基づいて、直流出力電力を出力する。また、第５から第７の実施形態では、第ｎリアクトルが、第ｎノードＴｎと共通リアクトルＬｃｏｍの一端との間に挿入されてもよい。第ｎリアクトルのインダクタンスと共通リアクトルＬｃｏｍのインダクタンスとの和は、第ｎ直流電力の電力変換に適した値に設定されている。第ｎスイッチＳＷｎは、第ｎ直流電力を共通リアクトルＬｃｏｍおよび第ｎリアクトルに供給するか否か切り替える。この変形例でも、各実施形態と同様の効果が得られる。 For example, in the first to fourth embodiments, a second reactor having an inductance smaller than the inductance of the first reactor L1 connected in series to the common reactor Lcom may be further provided. Specifically, in the first to third embodiments, the second reactor may be inserted between the second node T2 and one end of the common reactor Lcom. In the fourth embodiment, the second reactor may be inserted between the other end of the common reactor Lcom and one end of the second switching element M2. The sum of the inductance of the second reactor and the inductance of the common reactor Lcom is set to a value suitable for power conversion of the second DC power. In this modification, the second switch SW2 switches whether to supply the second DC power to the common reactor Lcom and the second reactor. When the first switch SW1 is off and the second switch SW2 is on, the power conversion devices 10, 10A, 10B, and 10C have DC output power based on the energy stored in the common reactor Lcom and the second reactor. Is output. In the fifth to seventh embodiments, the nth reactor may be inserted between the nth node Tn and one end of the common reactor Lcom. The sum of the inductance of the nth reactor and the inductance of the common reactor Lcom is set to a value suitable for power conversion of the nth DC power. The nth switch SWn switches whether to supply the nth DC power to the common reactor Lcom and the nth reactor. Also in this modification, the same effect as each embodiment is acquired.

また、第１から第３の実施形態において、第１リアクトルＬ１と第１スイッチＳＷ１の接続位置を入れ替えてもよい。つまり、第１スイッチＳＷ１の一端は第１ノードＴ１に接続され、第１スイッチＳＷ１の他端は第１リアクトルＬ１の一端に接続され、第１リアクトルＬ１の他端は共通リアクトルＬｃｏｍの一端に接続されてもよい。また、第５から第７の実施形態において、第ｉリアクトルＬｉと第ｉスイッチＳＷｉの接続位置を入れ替えてもよい。この変形例でも、各実施形態と同様の効果が得られる。 In the first to third embodiments, the connection positions of the first reactor L1 and the first switch SW1 may be switched. That is, one end of the first switch SW1 is connected to the first node T1, the other end of the first switch SW1 is connected to one end of the first reactor L1, and the other end of the first reactor L1 is connected to one end of the common reactor Lcom. May be. In the fifth to seventh embodiments, the connection positions of the i-th reactor Li and the i-th switch SWi may be switched. Also in this modification, the same effect as each embodiment is acquired.

なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。 The embodiment may be specified by the following items.

［項目１］
第１リアクトル（Ｌ１）と、
前記第１リアクトル（Ｌ１）に直列接続された共通リアクトル（Ｌｃｏｍ）と、
第１直流電力を前記第１リアクトル（Ｌ１）および前記共通リアクトル（Ｌｃｏｍ）に供給するか否か切り替える第１スイッチ（ＳＷ１）と、
前記第１直流電力とは異なる値の第２直流電力を前記共通リアクトル（Ｌｃｏｍ）に供給するか否か切り替える第２スイッチ（ＳＷ２）と、を備え、
前記第１スイッチ（ＳＷ１）がオンであり、前記第２スイッチ（ＳＷ２）がオフである場合、前記第１リアクトル（Ｌ１）と前記共通リアクトル（Ｌｃｏｍ）に蓄えられたエネルギーに基づいて、前記第１直流電力とは異なる値の直流出力電力を出力し、
前記第１スイッチ（ＳＷ１）がオフであり、前記第２スイッチ（ＳＷ２）がオンである場合、前記共通リアクトル（Ｌｃｏｍ）に蓄えられたエネルギーに基づいて、前記第２直流電力とは異なる値の前記直流出力電力を出力することを特徴とする電力変換装置（１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ）。
［項目２］
前記第１リアクトル（Ｌ１）と前記第１スイッチ（ＳＷ１）は、前記第１直流電力が供給される第１ノード（Ｔ１）と、前記共通リアクトル（Ｌｃｏｍ）の一端との間に直列接続され、
前記第２スイッチ（ＳＷ２）は、前記第２直流電力が供給される第２ノード（Ｔ２）と、前記共通リアクトル（Ｌｃｏｍ）の一端との間に接続され、
前記直流出力電力は、前記共通リアクトル（Ｌｃｏｍ）の他端から出力される電力に基づくことを特徴とする項目１に記載の電力変換装置（１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｄ，１０Ｅ）。
［項目３］
前記共通リアクトル（Ｌｃｏｍ）の他端と所定の固定電圧との間に接続され、スイッチング動作するスイッチング素子（Ｍ１）と、
前記共通リアクトル（Ｌｃｏｍ）の他端に接続されたアノードと、前記直流出力電力を出力するカソードとを有する整流素子（Ｄ１）と、
前記整流素子（Ｄ１）のカソードと前記固定電圧との間に接続されたキャパシタ（Ｃｏ）と、
をさらに備えることを特徴とする項目２に記載の電力変換装置（１０）。
［項目４］
前記共通リアクトル（Ｌｃｏｍ）の他端と所定の固定電圧との間に接続され、昇圧時にスイッチング動作する第１スイッチング素子（Ｍ１）と、
前記共通リアクトル（Ｌｃｏｍ）の他端に接続された一端と、前記直流出力電力を出力する他端とを有し、降圧時にスイッチング動作する第２スイッチング素子（Ｍ２）と、
前記第２スイッチング素子（Ｍ２）の他端と前記固定電圧との間に接続されたキャパシタ（Ｃｏ）と、
をさらに備えることを特徴とする項目２に記載の電力変換装置（１０Ａ，１０Ｄ，１０Ｅ）。
［項目５］
前記第１ノード（Ｔ１）に接続された一端と、前記第１リアクトル（Ｌ１）に接続された他端とを有し、前記第１スイッチ（ＳＷ１）がオンであり、前記第２スイッチ（ＳＷ２）がオフである場合にスイッチング動作する第１スイッチング素子（Ｍ１）と、
前記第１スイッチング素子（Ｍ１）の他端に接続されたカソードと、所定の固定電圧に接続されたアノードとを有する第１整流素子（Ｄ１）と、
前記第２ノード（Ｔ２）に接続された一端と、前記第２スイッチ（ＳＷ２）に接続された他端とを有し、前記第１スイッチ（ＳＷ１）がオフであり、前記第２スイッチ（ＳＷ２）がオンである場合にスイッチング動作する第２スイッチング素子（Ｍ２）と、
前記第２スイッチング素子（Ｍ２）の他端に接続されたカソードと、前記固定電圧に接続されたアノードとを有する第２整流素子（Ｄ２）と、
前記共通リアクトル（Ｌｃｏｍ）の他端と前記固定電圧との間に接続されたキャパシタ（Ｃｏ）と、
をさらに備えることを特徴とする項目２に記載の電力変換装置（１０Ｂ）。
［項目６］
前記第１リアクトル（Ｌ１）および前記共通リアクトル（Ｌｃｏｍ）に磁気結合した出力リアクトル（Ｌｏ）と、
前記出力リアクトル（Ｌｏ）の出力電力を整流および平滑化して、前記直流出力電力を出力する整流平滑回路（１４）と、
をさらに備えることを特徴とする項目１に記載の電力変換装置（１０Ｃ）。
［項目７］
前記第１リアクトル（Ｌ１）のコア（５０）と前記共通リアクトル（Ｌｃｏｍ）のコア（５０）は、一体に構成されていることを特徴とする項目１から６のいずれか１項に記載の電力変換装置（１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ）。
［項目８］
前記第１直流電力と前記第２直流電力は、供給電力が変化する同一の直流電源（Ｐ１Ｅ）から供給され、
前記電力変換装置（１０Ｅ）は、
前記直流電源（Ｐ１Ｅ）が前記第１直流電力を供給している場合、前記第１スイッチ（ＳＷ１）をオンに制御し、前記第２スイッチ（ＳＷ２）をオフに制御し、前記直流電源（Ｐ１Ｅ）が前記第２直流電力を供給している場合、前記第１スイッチ（ＳＷ１）をオフに制御し、前記第２スイッチ（ＳＷ２）をオンに制御する制御部（１２Ｅ）をさらに備えることを特徴とする項目１から７のいずれか１項に記載の電力変換装置（１０Ｅ）。
［項目９］
前記共通リアクトル（Ｌｃｏｍ）に直列接続された、前記第１リアクトル（Ｌ１）のインダクタンスより小さいインダクタンスを有する第２リアクトルをさらに備え、
前記第２スイッチ（ＳＷ２）は、前記第２直流電力を前記第２リアクトルおよび前記共通リアクトル（Ｌｃｏｍ）に供給するか否か切り替え、
前記電力変換装置（１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ）は、前記第１スイッチ（ＳＷ１）がオフであり、前記第２スイッチ（ＳＷ２）がオンである場合、前記第２リアクトルと前記共通リアクトル（Ｌｃｏｍ）に蓄えられたエネルギーに基づいて、前記直流出力電力を出力することを特徴とする項目１に記載の電力変換装置（１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ）。 [Item 1]
A first reactor (L1);
A common reactor (Lcom) connected in series to the first reactor (L1);
A first switch (SW1) for switching whether to supply first DC power to the first reactor (L1) and the common reactor (Lcom);
A second switch (SW2) for switching whether to supply the second DC power having a value different from the first DC power to the common reactor (Lcom),
When the first switch (SW1) is on and the second switch (SW2) is off, the second switch (SW1) is off based on the energy stored in the first reactor (L1) and the common reactor (Lcom). 1 Output DC output power with a value different from DC power,
When the first switch (SW1) is off and the second switch (SW2) is on, the second DC power is different from the second DC power based on the energy stored in the common reactor (Lcom). A power converter (10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E) characterized by outputting the DC output power.
[Item 2]
The first reactor (L1) and the first switch (SW1) are connected in series between a first node (T1) to which the first DC power is supplied and one end of the common reactor (Lcom).
The second switch (SW2) is connected between a second node (T2) to which the second DC power is supplied and one end of the common reactor (Lcom).
The power converter (10, 10A, 10B, 10D, 10E) according to item 1, wherein the DC output power is based on power output from the other end of the common reactor (Lcom).
[Item 3]
A switching element (M1) connected between the other end of the common reactor (Lcom) and a predetermined fixed voltage and performing a switching operation;
A rectifying element (D1) having an anode connected to the other end of the common reactor (Lcom) and a cathode for outputting the DC output power;
A capacitor (Co) connected between the cathode of the rectifying element (D1) and the fixed voltage;
The power converter (10) according to item 2, further comprising:
[Item 4]
A first switching element (M1) connected between the other end of the common reactor (Lcom) and a predetermined fixed voltage, and performing a switching operation during boosting;
A second switching element (M2) having one end connected to the other end of the common reactor (Lcom) and the other end outputting the DC output power, and performing a switching operation at the time of step-down;
A capacitor (Co) connected between the other end of the second switching element (M2) and the fixed voltage;
The power converter (10A, 10D, 10E) according to item 2, further comprising:
[Item 5]
The first switch (SW1) is on, and the second switch (SW2) has one end connected to the first node (T1) and the other end connected to the first reactor (L1). ) Is off, a first switching element (M1) that performs a switching operation;
A first rectifier element (D1) having a cathode connected to the other end of the first switching element (M1) and an anode connected to a predetermined fixed voltage;
One end connected to the second node (T2) and the other end connected to the second switch (SW2), the first switch (SW1) is off, and the second switch (SW2) ) Is on, the second switching element (M2) that performs switching operation;
A second rectifying element (D2) having a cathode connected to the other end of the second switching element (M2) and an anode connected to the fixed voltage;
A capacitor (Co) connected between the other end of the common reactor (Lcom) and the fixed voltage;
The power converter (10B) according to item 2, further comprising:
[Item 6]
An output reactor (Lo) magnetically coupled to the first reactor (L1) and the common reactor (Lcom);
A rectifying and smoothing circuit (14) for rectifying and smoothing the output power of the output reactor (Lo) and outputting the DC output power;
The power converter (10C) according to item 1, further comprising:
[Item 7]
The electric power according to any one of items 1 to 6, wherein the core (50) of the first reactor (L1) and the core (50) of the common reactor (Lcom) are integrally formed. Conversion device (10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E).
[Item 8]
The first DC power and the second DC power are supplied from the same DC power supply (P1E) whose supply power changes,
The power converter (10E)
When the DC power source (P1E) supplies the first DC power, the first switch (SW1) is controlled to be turned on, the second switch (SW2) is controlled to be turned off, and the DC power source (P1E) is controlled. ) Further supplies a control unit (12E) that controls the first switch (SW1) to be turned off and the second switch (SW2) to be turned on when the second DC power is supplied. The power converter device (10E) according to any one of items 1 to 7.
[Item 9]
A second reactor connected in series to the common reactor (Lcom) and having an inductance smaller than that of the first reactor (L1);
The second switch (SW2) switches whether to supply the second DC power to the second reactor and the common reactor (Lcom),
When the first switch (SW1) is off and the second switch (SW2) is on, the power converters (10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E) The power converter (10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E) according to item 1, wherein the DC output power is output based on energy stored in a common reactor (Lcom).

Ｃ１〜Ｃｎ，Ｃｏ…キャパシタ、Ｄ１，Ｄ２…整流素子、Ｌ１〜Ｌ（ｎ−１）…リアクトル、Ｌｃｏｍ…共通リアクトル、Ｍ１，Ｍ２…スイッチング素子、Ｐ１〜Ｐｎ，Ｐ１Ｅ…直流電源、ＳＷ１〜ＳＷｎ…スイッチ、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ…電力変換装置、１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ…制御部、１４…整流平滑回路、５０，５０Ａ…コア。 C1-Cn, Co ... capacitors, D1, D2 ... rectifier elements, L1-L (n-1) ... reactors, Lcom ... common reactors, M1, M2 ... switching elements, P1-Pn, P1E ... DC power supplies, SW1-SWn Switch, 10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E ... Power converter, 12, 12A, 12B, 12C, 12D, 12E ... Control unit, 14 ... Rectification smoothing circuit, 50, 50A ... Core.

Claims

The first reactor,
A common reactor connected in series to the first reactor;
A first switch for switching whether to supply first DC power to the first reactor and the common reactor;
A second switch for switching whether or not to supply the second DC power having a value different from that of the first DC power to the common reactor,
When the first switch is on and the second switch is off, a DC output power having a value different from the first DC power is obtained based on energy stored in the first reactor and the common reactor. Output,
When the first switch is off and the second switch is on, the DC output power having a value different from the second DC power is output based on the energy stored in the common reactor. A power conversion device.

The first reactor and the first switch are connected in series between a first node to which the first DC power is supplied and one end of the common reactor,
The second switch is connected between a second node to which the second DC power is supplied and one end of the common reactor,
The power conversion apparatus according to claim 1, wherein the DC output power is based on power output from the other end of the common reactor.

A switching element connected between the other end of the common reactor and a predetermined fixed voltage and performing a switching operation;
A rectifier having an anode connected to the other end of the common reactor, and a cathode that outputs the DC output power;
A capacitor connected between the cathode of the rectifying element and the fixed voltage;
The power converter according to claim 2, further comprising:

A first switching element connected between the other end of the common reactor and a predetermined fixed voltage, and performing a switching operation at the time of boosting;
A second switching element having one end connected to the other end of the common reactor and the other end outputting the DC output power, and performing a switching operation when stepping down;
A capacitor connected between the other end of the second switching element and the fixed voltage;
The power converter according to claim 2, further comprising:

A first terminal connected to the first node and a second end connected to the first reactor, wherein the first switch is on and the second switch is off. A switching element;
A first rectifying element having a cathode connected to the other end of the first switching element and an anode connected to a predetermined fixed voltage;
A second node that has one end connected to the second node and the other end connected to the second switch, and performs a switching operation when the first switch is off and the second switch is on; A switching element;
A second rectifying element having a cathode connected to the other end of the second switching element and an anode connected to the fixed voltage;
A capacitor connected between the other end of the common reactor and the fixed voltage;
The power converter according to claim 2, further comprising:

An output reactor magnetically coupled to the first reactor and the common reactor;
Rectifying and smoothing the output power of the output reactor, and outputting the DC output power;
The power converter according to claim 1, further comprising:

The power converter according to any one of claims 1 to 6, wherein the core of the first reactor and the core of the common reactor are integrally formed.

The first DC power and the second DC power are supplied from the same DC power source in which supply power changes,
The power converter is
When the DC power supply supplies the first DC power, the first switch is controlled to be turned on, the second switch is controlled to be turned OFF, and the DC power supply is supplying the second DC power. The power converter according to any one of claims 1 to 7, further comprising a control unit that controls the first switch to be turned off and the second switch to be turned on.

A second reactor connected in series with the common reactor and having an inductance smaller than that of the first reactor;
The second switch switches whether to supply the second DC power to the second reactor and the common reactor,
The power converter outputs the DC output power based on energy stored in the second reactor and the common reactor when the first switch is off and the second switch is on. The power conversion device according to claim 1.