JP2018130012A - ソフトスイッチングdc−dcコンバータのためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】直流(DC)−DCコンバータ用のソフトスイッチングトポロジのためのシステムおよび方法が提供される。本システムおよび方法は、電気モータの動作状態を判定し、電気モータの動作に基づいて、上側または下側の第1または第2の半導体スイッチのうちの少なくとも1つを活性化させる。第1および第2のスイッチング回路は、電力インバータ回路に導電結合される。本システムおよび方法は、電気モータの動作状態に基づいて、電力インバータ回路または電源回路のうちの一方に調整された電圧を供給するステップを含む。
【選択図】図1
Description
102 電源
104 DC−DCコンバータ
106 電力インバータ回路
108 コントローラ回路
112 電気モータ
114 駆動ホイールまたは車軸
116 DCバス
200 回路図
201 出力キャパシタ
202 電源回路
203 ソフトスイッチングトポロジ
204 インダクタ
206 下側半導体スイッチ
208 上側半導体スイッチ
210 下側半導体スイッチ
212 上側半導体スイッチ
220 ゲート端子
221 ゲート端子
222 ゲート端子
223 ゲート端子
224 結合回路
227 ダイオード
228 ダイオード
229 ダイオード
230 ダイオード
232 キャパシタ
234 ノード
236 ノード
250 スイッチング回路
252 補助スイッチング回路
300 タイミング図
302 電気波形
303 電気波形
304 電気波形
306 電気波形
308 電気波形
310 電気波形
312 電気波形
314 電気波形
316 電気波形
318 電気波形
320 電圧ピーク
321 電圧ピーク
322 電圧ピーク
323 電圧ピーク
324 電圧ピーク
325 電圧ピーク
400 回路図
402 スイッチング回路
403 ソフトスイッチングトポロジ
404 上側半導体スイッチ
406 下側半導体スイッチ
408 ゲート端子
409 ゲート端子
410 ダイオード
412 ダイオード
414 共振回路
416 インダクタ
418 ノード
500 タイミング図
502 電気波形
503 電気波形
504 電気波形
505 電気波形
506 電気波形
508 電気波形
510 電気波形
512 電気波形
514 電気波形
516 電気波形
518 電気波形
520 電気波形
521 電圧ピーク
522 電圧ピーク
523 電圧ピーク
524 電圧ピーク
525 電圧ピーク
526 電圧ピーク
527 電圧ピーク
528 電圧ピーク
600 方法
602 ステップ
603 ステップ
604 ステップ
606 ステップ
608 ステップ
610 ステップ
650 回路図
651 インダクタ
652 インダクタ
656 インダクタ
658 キャパシタ
660 ソフトスイッチングトポロジ
662 インターリーブ昇圧DC−DCコンバータ
700 タイミング図
702 電気波形
703 電気波形
704 電気波形
705 電気波形
706 電気波形
707 電気波形
708 電気波形
709 電気波形
710 電気波形
711 電気波形
712 電気波形
713 電気波形
720 タイミング図
Claims (20)
- 直流(DC)−DCコンバータ(104)用のソフトスイッチングシステムであって、
上側の第1の半導体スイッチ(208)と下側の第1の半導体スイッチ(206)とを有する第1のスイッチング回路(250)と、
上側の第2の半導体スイッチ(212)と下側の第2の半導体スイッチ(210)とを有する第2のスイッチング回路(252)であって、前記第1および第2のスイッチング回路(250,252)はDCバス(116)に導電結合される、第2のスイッチング回路(252)と、
第1および第2のノード(234,236)に導電結合された結合回路(224)であって、前記第1のノード(234)は前記上側の第1の半導体スイッチ(208)と前記下側の第1の半導体スイッチ(206)との間に介在し、前記第2のノード(236)は前記上側の第2の半導体スイッチ(212)と前記下側の第2の半導体スイッチ(210)との間に介在する、結合回路(224)と、
前記第1のノード(234)に導電結合された電源回路(202)と、を含むソフトスイッチングシステム。 - 制御バスを介して前記第1および第2のスイッチング回路(250,252)に導電結合されたコントローラ回路(108)をさらに含み、前記コントローラ回路(108)は、電気モータ(112)の動作に基づいて、前記上側もしくは下側の第1の半導体スイッチ(206,208)または前記上側もしくは下側の第2の半導体スイッチ(210,212)のうちの少なくとも1つを活性化させるように構成される、請求項1に記載のソフトスイッチングシステム。
- 前記電源回路(202)は、コントローラ回路(108)が前記下側の第1または第2の半導体スイッチ(206,210)のうちの少なくとも一方をゼロ電圧スイッチングで活性化させるように、前記下側の第1または第2の半導体スイッチ(206,210)のうちの少なくとも一方にかかる電圧を保持するように構成される、請求項2に記載のソフトスイッチングシステム。
- 前記電源回路(202)は、前記コントローラ回路(108)が前記上側の第1または第2の半導体スイッチ(208,212)のうちの少なくとも一方をゼロ電圧スイッチングで活性化させるように、前記上側の第1または第2の半導体スイッチ(208,212)のうちの少なくとも一方にかかる電圧を保持するように構成される、請求項2に記載のソフトスイッチングシステム。
- 前記コントローラ回路(108)は、不連続導通モードで前記電源回路(202)を動作させるように構成される、請求項2に記載のソフトスイッチングシステム。
- 前記コントローラ回路(108)は、前記上側もしくは下側の第1の半導体スイッチ(206,208)または前記上側もしくは下側の第2の半導体スイッチ(210,212)のうちの少なくとも1つの一組の活性化に基づいて前記電源回路(202)によって受け取られた電圧を電力インバータ回路(106)に昇圧するように構成される、請求項2に記載のソフトスイッチングシステム。
- 前記コントローラ回路(108)は、前記上側もしくは下側の第1の半導体スイッチ(206,208)または前記上側もしくは下側の第2の半導体スイッチ(210,212)のうちの少なくとも1つの一組の活性化に基づいて電力インバータ回路(106)によって受け取られた電圧を前記電源回路(202)に低下させるように構成される、請求項2に記載のソフトスイッチングシステム。
- 上側の第3の半導体スイッチ(404)と下側の第3の半導体スイッチ(406)とを有する第3のスイッチング回路(402)と、
前記第2のノード(236)および第3のノード(418)に導電結合された共振回路(414)と、をさらに含み、前記第3のノード(418)は、前記上側の第3の半導体スイッチ(404)と前記下側の第3の半導体スイッチ(406)との間に介在する、請求項1に記載のソフトスイッチングシステム。 - 制御バスを介して前記第1、第2および第3のスイッチング回路(250,252,402)に導電結合されたコントローラ回路(108)をさらに含み、前記コントローラ回路(108)は、電気モータ(112)の動作に基づいて、前記上側および下側の第1、第2および第3の半導体スイッチのうちの少なくとも1つを活性化させるように構成される、請求項8に記載のソフトスイッチングシステム。
- 前記コントローラ回路(108)は、不連続導通モードまたは連続導通モードで前記電源回路(202)を動作させるように構成される、請求項9に記載のソフトスイッチングシステム。
- 前記電源回路(202)は、電源(102)に直列に導電結合されたインダクタを含む、請求項1に記載のソフトスイッチングシステム。
- 前記DCバス(116)は、電力インバータ回路(106)に導電結合される、請求項1に記載のソフトスイッチングシステム。
- 前記結合回路(224)は、インターリーブ昇圧DC−DCコンバータを形成するように構成される、請求項1に記載のソフトスイッチングシステム。
- 直流(DC)−DCコンバータ(104)をソフトスイッチングするための方法(600)であって、
電気モータ(112)の動作状態を判定するステップ(602)と、
前記電気モータ(112)の動作に基づいて上側もしくは下側の第1の半導体スイッチ(206,208)または上側もしくは下側の第2の半導体スイッチ(210,212)のうちの少なくとも1つを活性化させるステップ(604)であって、前記第1および第2のスイッチング回路(250,252)は、電力インバータ回路(106)に導電結合される、ステップ(604,608)と、
前記電気モータ(112)の前記動作状態に基づいて、前記電力インバータ回路(106)または電源回路(202)のうちの一方に調整された電圧を供給するステップ(606,610)と、を含む方法(600)。 - 前記活性化動作がゼロ電圧スイッチングを表すように、前記上側もしくは下側の第1の半導体スイッチ(206,208)または前記上側もしくは下側の第2の半導体スイッチ(210,212)のうちの少なくとも1つにかかる電圧を保持するステップをさらに含む、請求項14に記載の方法(600)。
- 前記供給動作は、不連続導通モードの間である、請求項14に記載の方法(600)。
- 前記活性化動作は、上側または下側の第3の半導体スイッチ(404,406)のうちの少なくとも一方を活性化するステップを含む、請求項14に記載の方法(600)。
- 前記供給動作は、不連続導通モードまたは連続導通モードの間である、請求項17に記載の方法(600)。
- ソフトスイッチングトポロジ(203)を有する直流(DC)−DCコンバータ(104)を提供するステップであって、前記DC−DCコンバータ(104)は、上側の第1の半導体スイッチ(208)と下側の第1の半導体スイッチ(206)とを有する第1のスイッチング回路(250)を含み、前記ソフトスイッチングトポロジ(203)は、上側の第2の半導体スイッチ(212)と下側の第2の半導体スイッチ(210)とを有する第2のスイッチング回路(252)を含み、前記第1および第2のスイッチング回路(250,252)は、電力インバータ回路(106)に導電結合され、前記ソフトスイッチングトポロジ(203は、第1および第2のノード(234,236)に導電結合された結合回路(224)を含み、前記第1のノード(234)は、前記上側の第1の半導体スイッチ(208)と前記下側の第1の半導体スイッチ(206)との間に介在し、前記第2のノード(236)は、前記上側の第2の半導体スイッチ(212)と前記下側の第2の半導体スイッチ(210)との間に介在し、前記DC−DCコンバータ(104)は、前記第1のノード(234)に導電結合された電源回路(202)を含む、ステップと、
電気モータ(112)の動作状態を測定するステップと、
前記電気モータ(112)の動作状態に基づいて、前記上側もしくは下側の第1の半導体スイッチ(206,208)または前記上側もしくは下側の第2の半導体スイッチ(210,212)のうちの少なくとも1つを活性化させるステップと、
前記電気モータ(112)の前記動作状態に基づいて、前記電力インバータ回路(106)または前記電源回路(202)のうちの一方に調整された電圧を供給するステップと、を含む方法(600)。 - 前記活性化動作がゼロ電圧スイッチングを表すように、前記上側もしくは下側の第1の半導体スイッチ(206,208)または前記上側もしくは下側の第2の半導体スイッチ(210,212)のうちの少なくとも1つにかかる電圧を保持するステップをさらに含む、請求項19に記載の方法(600)。
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