JP2020068539A

JP2020068539A - Power supply device

Info

Publication number: JP2020068539A
Application number: JP2018197939A
Authority: JP
Inventors: 公喜岩尾; Koki Iwao; 諭宮坂; Satoshi Miyasaka; 大野　明; Akira Ono; 明大野
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2018-10-19
Publication date: 2020-04-30
Anticipated expiration: 2038-10-19
Also published as: JP7138540B2

Abstract

To provide a power supply device capable of improving conversion efficiency while reducing a cross current.SOLUTION: A power supply device 1 comprises multiple power supply units 10 each including: a DC-DC converter section 20 which converts an inputted DC voltage into a predetermined DC voltage; an inverter section 40 which converts the predetermined DC voltage converted by the DC-DC converter section 20 into a predetermined AC voltage; a switch section 30 including a switch 11 disposed between the DC-DC converter section 20 and the inverter section 40 and a diode 11a connected in parallel with the switch 11 and in a forward direction with an output current of the DC-DC converter section 20; and a control section 15 which performs control for turning off the switch 11 included in the switch section 30 in a case where the output current of the DC-DC converter section 20 becomes equal to or lower than a predetermined threshold.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device.

近年、直流電力を交流電力に変換する電源装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。電源装置には、ＤＣ−ＤＣ変換（直流直流変換）した後に、ＤＣ−ＡＣ変換（直流交流変換）するものがあり、このような電源装置の並列接続では、装置間で出力電圧の大きさや位相が異なる場合、横流が発生する。横流が発生するとＤＣ−ＤＣの出力に横流が流れ込み出力電圧が持ち上がるので、従来の電源装置では、ＤＣ−ＤＣ変換後段にダイオードを入れ、横流をブロックし、ダイオードのアノード側とカソード側の電圧差を計測して交流出力電圧を制御する事で横流の流れ込みを抑制していた。 In recent years, a power supply device that converts direct-current power into alternating-current power has been known (for example, see Patent Document 1). Some power supply devices perform DC-DC conversion (DC / DC conversion) and then DC-AC conversion (DC / AC conversion). In parallel connection of such power supply devices, the magnitude and phase of the output voltage between the devices are increased. If they differ, a cross current will occur. When a cross current occurs, a cross current flows into the output of DC-DC and the output voltage rises. Therefore, in the conventional power supply device, a diode is inserted in the latter stage of DC-DC conversion to block the cross current, and the voltage difference between the anode side and the cathode side of the diode is increased. Was measured and the AC output voltage was controlled to suppress the inflow of cross current.

特開２００７−１５１２２４号公報JP, 2007-151224, A

しかしながら、上述した従来の電源装置では、例えば、出力電力が大きい場合に、ダイオードによる損失が大きく、変換効率を高めることが困難であった。 However, in the above-described conventional power supply device, for example, when the output power is large, the loss due to the diode is large and it is difficult to improve the conversion efficiency.

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、横流を低減しつつ、変換効率を向上させることができる電源装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a power supply device capable of improving the conversion efficiency while reducing the cross current.

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、入力された直流電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ部と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ部が変換した前記所定の直流電圧を所定の交流電圧に変換するインバータ部と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ部と前記インバータ部との間に配置されスイッチ、及び当該スイッチと並列に、且つ、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ部の出力電流と順方向になるように接続されたダイオードを有するスイッチ部と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ部の出力電流が所定の閾値以下になった場合に、前記スイッチ部が有する前記スイッチをオフに制御する制御部とを備えることを特徴とする電源装置である。 In order to solve the above problems, one embodiment of the present invention provides a DC-DC converter unit that converts an input DC voltage into a predetermined DC voltage, and a predetermined DC voltage that is converted by the DC-DC converter unit. An inverter unit for converting into a predetermined AC voltage, a switch arranged between the DC-DC converter unit and the inverter unit, and a switch in parallel with the switch, and an output current of the DC-DC converter unit and a forward direction. And a control unit that controls the switch included in the switch unit to be turned off when the output current of the DC-DC converter unit is equal to or less than a predetermined threshold value. It is a power supply device characterized by comprising.

また、本発明の一態様は、上記の電源装置において、前記制御部は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ部の出力電流が、前記所定の閾値である第１の閾値より所定の値分大きい第２の閾値以上になった場合に、前記スイッチをオンに制御することを特徴とする。 Further, according to an aspect of the present invention, in the power supply device described above, the control unit may include a second output current of the DC-DC converter unit that is larger by a predetermined value than a first threshold that is the predetermined threshold. It is characterized in that the switch is controlled to be turned on when it becomes equal to or more than a threshold value.

また、本発明の一態様は、上記の電源装置において、前記制御部は、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ部の出力電流の移動平均が、前記第２の閾値以上になった場合に前記スイッチをオンに制御することを特徴とする。 Further, according to an aspect of the present invention, in the above power supply device, the control unit turns on the switch when the moving average of the output current of the DC-DC converter unit is equal to or more than the second threshold value. It is characterized by controlling.

また、本発明の一態様は、上記の電源装置において、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ部の出力電流を検出する電流検出部を備え、前記制御部は、前記電流検出部が検出した前記出力電流に基づいて、前記スイッチを制御することを特徴とする。 Further, according to one aspect of the present invention, in the above power supply device, a current detection unit that detects an output current of the DC-DC converter unit is provided, and the control unit is based on the output current detected by the current detection unit. And controlling the switch.

また、本発明の一態様は、上記の電源装置において、前記スイッチは、ボディダイオードを有し、当該ボディダイオードが前記ダイオードであることを特徴とする。 Further, according to one embodiment of the present invention, in the above power supply device, the switch has a body diode, and the body diode is the diode.

また、本発明の一態様は、上記の電源装置において、前記スイッチは、電界効果トランジスタであることを特徴とする。 Further, according to one embodiment of the present invention, in the above power supply device, the switch is a field effect transistor.

本発明によれば、スイッチ部が、ＤＣ−ＤＣコンバータ部とインバータ部との間に配置されスイッチ、及び当該スイッチと並列に、且つ、ＤＣ−ＤＣコンバータ部の出力電流と順方向になるように接続されたダイオードを有する。制御部が、ＤＣ−ＤＣコンバータ部の出力電流が所定の閾値以下になった場合に、スイッチ部が有するスイッチをオフに制御する。これにより、電源装置は、例えば、横流が発生する可能性が高い軽負荷である場合に、スイッチをオフさせることで横流を抑制しつつ、ダイオードによりＤＣ−ＤＣコンバータ部からインバータ部に電力を供給することができる。また、電源装置は、例えば、横流が発生する可能性が低く負荷が重い場合に、スイッチをオンさせることで、ＤＣ−ＤＣコンバータ部からインバータ部に損失を低減して電力を供給することができる。よって、電源装置は、横流を低減しつつ、変換効率を向上させることができる。 According to the present invention, the switch unit is arranged between the DC-DC converter unit and the inverter unit, and in parallel with the switch and in the forward direction with the output current of the DC-DC converter unit. It has a diode connected. The control unit controls the switch included in the switch unit to be off when the output current of the DC-DC converter unit becomes equal to or less than a predetermined threshold value. Thereby, the power supply device supplies electric power from the DC-DC converter unit to the inverter unit by the diode while suppressing the cross current by turning off the switch when the load is a light load in which the cross current is likely to occur. can do. In addition, the power supply device can supply electric power by reducing the loss from the DC-DC converter unit to the inverter unit by turning on the switch, for example, when the possibility of occurrence of cross current is low and the load is heavy. . Therefore, the power supply device can improve the conversion efficiency while reducing the cross current.

第１の実施形態における電源装置の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the power supply device in 1st Embodiment. 第１の実施形態におけるスイッチの制御条件の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the control conditions of the switch in 1st Embodiment. 第１の実施形態における電源装置の動作の一例を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing an example of the operation of the power supply device in the first embodiment. 第１の実施形態における電源装置の動作の一例を示すタイミングチャートである。3 is a timing chart showing an example of the operation of the power supply device according to the first embodiment. 第２の実施形態における電源装置の動作の一例を示すフローチャートである。9 is a flowchart showing an example of operation of the power supply device according to the second embodiment.

以下、本発明の一実施形態による電源装置について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a power supply device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態における電源装置１の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、電源装置１は、複数の電源ユニット（１０−１、１０−２）を備えている。電源装置１は、入力された直流電圧を所定の交流電圧に変換して、負荷部６０に供給する。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the power supply device 1 according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the power supply device 1 includes a plurality of power supply units (10-1, 10-2). The power supply device 1 converts the input DC voltage into a predetermined AC voltage and supplies it to the load unit 60.

なお、本実施形態において、電源ユニット１０−１と電源ユニット１０−２とは、同一の構成であり、電源装置１が備える任意の電源ユニットを示す場合、又は特に区別しない場合には、電源ユニット１０として説明する。
電源ユニット１０−１と、電源ユニット１０−２とは、並列に接続され、負荷部６０に交流電力を供給する。 In the present embodiment, the power supply unit 10-1 and the power supply unit 10-2 have the same configuration, and when indicating any power supply unit included in the power supply device 1, or when not particularly distinguishing, the power supply unit It will be described as 10.
The power supply unit 10-1 and the power supply unit 10-2 are connected in parallel and supply AC power to the load section 60.

電源ユニット１０は、ＤＣ−ＤＣ変換（直流直流変換）した後に、ＤＣ−ＡＣ変換（直流交流変換）することで、入力された直流電圧を所定の交流電圧に変換して出力する。電源ユニット１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０と、スイッチ部３０と、インバータ部４０と、電流検出部５０と、平滑コンデンサ（１２、１３）と、シャント抵抗１４と、制御部１５と、ドライバ部１６とを備えている。 The power supply unit 10 performs DC-DC conversion (DC-DC conversion) and then DC-AC conversion (DC-AC conversion) to convert the input DC voltage into a predetermined AC voltage and outputs the AC voltage. The power supply unit 10 includes a DC-DC converter unit 20, a switch unit 30, an inverter unit 40, a current detection unit 50, smoothing capacitors (12, 13), a shunt resistor 14, a control unit 15, and a driver unit. 16 and 16.

ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０は、入力された直流電圧を所定の直流電圧に変換する。
スイッチ部３０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０とインバータ部４０との間に配置され、インバータ部４０からＤＣ−ＤＣコンバータ部２０への逆流電流である横流を抑制する。また、スイッチ部３０は、スイッチ１１と、当該スイッチ１１と並列に、且つ、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の出力電流と順方向になるように接続されたダイオード（ここでは、ボディダイオード１１ａ）とを有している。 The DC-DC converter unit 20 converts the input DC voltage into a predetermined DC voltage.
The switch unit 30 is arranged between the DC-DC converter unit 20 and the inverter unit 40, and suppresses a cross current, which is a reverse current flowing from the inverter unit 40 to the DC-DC converter unit 20. In addition, the switch unit 30 includes the switch 11 and a diode (here, the body diode 11a) connected in parallel with the switch 11 so as to be forward with the output current of the DC-DC converter unit 20. Have

スイッチ１１は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：ＭＯＳ電界効果トランジスタ）であり、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ（ＮＭＯＳＦＥＴ）である。スイッチ１１は、ソース端子が、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の正極出力線に、ドレイン端子が、インバータ部４０の正極入力線に、ゲート端子（制御端子）がドライバ部１６の出力信号線に、それぞれ接続されている。 The switch 11 is, for example, a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), and is an N-type MOSFET (NMOSFET). In the switch 11, the source terminal is the positive output line of the DC-DC converter unit 20, the drain terminal is the positive input line of the inverter unit 40, and the gate terminal (control terminal) is the output signal line of the driver unit 16, respectively. It is connected.

また、スイッチ１１は、ボディダイオード１１ａを有している。スイッチ１１は、ゲート端子がＨ（Ｈｉｇｈ：ハイ）状態になった場合に、オン状態（導通状態）になり、ゲート端子がＬ（Ｌｏｗ：ロウ）状態になった場合に、オフ状態（非導通状態）になる。なお、ボディダイオード１１ａは、スイッチ１１がオフ状態の場合であっても、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０からインバータ部４０の向きに電流を流すことが可能である。 The switch 11 also has a body diode 11a. The switch 11 is turned on (conducting state) when the gate terminal is in the H (High) state, and is in the off state (non-conducting state when the gate terminal is in the L (Low: Low) state. State). The body diode 11a can flow a current from the DC-DC converter unit 20 to the inverter unit 40 even when the switch 11 is in the off state.

平滑コンデンサ１２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の正極出力線と負極出力線との間に配置され、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の出力電圧を平滑化する。
平滑コンデンサ１３は、インバータ部４０の正極入力線と負極入力線との間に配置され、インバータ部４０の入力電圧を平滑化する。 The smoothing capacitor 12 is arranged between the positive electrode output line and the negative electrode output line of the DC-DC converter unit 20, and smoothes the output voltage of the DC-DC converter unit 20.
The smoothing capacitor 13 is arranged between the positive electrode input line and the negative electrode input line of the inverter unit 40, and smoothes the input voltage of the inverter unit 40.

インバータ部４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０が変換した所定の直流電圧を所定の交流電圧に変換する。インバータ部４０は、スイッチ４１〜スイッチ４４と、インダクタ（４５、４６）と、コンデンサ４７とを備えている。 The inverter unit 40 converts the predetermined DC voltage converted by the DC-DC converter unit 20 into a predetermined AC voltage. The inverter unit 40 includes switches 41 to 44, inductors (45, 46), and a capacitor 47.

スイッチ４１〜スイッチ４４は、例えば、ＮＭＯＳＦＥＴであり、単相ブリッジを構成する。スイッチ４１及びスイッチ４２は、正極入力線と負極入力線との間に、ノードＮ４を介して直列に接続され、スイッチ４３及びスイッチ４４は、正極入力線と負極入力線との間に、ノードＮ５を介して直列に接続されている。スイッチ４１〜スイッチ４４は、不図示の制御部によって、スイッチング制御されて、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０が出力した所定の直流電圧を、所定の交流電圧に変換する。 The switches 41 to 44 are NMOSFETs, for example, and form a single-phase bridge. The switch 41 and the switch 42 are connected in series via the node N4 between the positive electrode input line and the negative electrode input line, and the switch 43 and the switch 44 are connected between the positive electrode input line and the negative electrode input line at the node N5. Are connected in series via. The switches 41 to 44 are switching-controlled by a control unit (not shown), and convert the predetermined DC voltage output from the DC-DC converter unit 20 into a predetermined AC voltage.

インダクタ４５は、ノードＮ４と、Ｕ相出力線との間に接続され、インダクタ４６は、ノードＮ５と、Ｖ相出力線との間に接続されている。また、コンデンサ４７は、Ｕ相出力線と、Ｖ相出力線との間に接続されている。インダクタ４５と、インダクタ４６と、コンデンサ４７とは、交流フィルタを構成する。 The inductor 45 is connected between the node N4 and the U-phase output line, and the inductor 46 is connected between the node N5 and the V-phase output line. The capacitor 47 is connected between the U-phase output line and the V-phase output line. The inductor 45, the inductor 46, and the capacitor 47 form an AC filter.

シャント抵抗１４は、インバータ部４０の負極入力線と、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の負極出力線との間に配置され、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の出力電流を両端の電圧に変換する。シャント抵抗１４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の出力電流を検出するための検出器として機能し、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の出力電流を検出する電流検出部５０の一部である。 The shunt resistor 14 is arranged between the negative electrode input line of the inverter unit 40 and the negative electrode output line of the DC-DC converter unit 20, and converts the output current of the DC-DC converter unit 20 into a voltage at both ends. The shunt resistor 14 functions as a detector for detecting the output current of the DC-DC converter unit 20, and is a part of the current detection unit 50 that detects the output current of the DC-DC converter unit 20.

制御部１５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを含むプロセッサであり、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の出力電流に基づいて、スイッチ部３０が有するスイッチ１１のスイッチングを制御する。制御部１５は、電流検出部５０が検出した出力電流に基づいて、スイッチ１１を制御する。
制御部１５は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の出力電流が所定の閾値以下（第１の閾値以下）になった場合に、スイッチ部３０が有するスイッチ１１をオフに制御する。また、制御部１５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の出力電流が、第１の閾値より所定の値分大きい第２の閾値以上になった場合に、スイッチ１１をオンに制御する。 The control unit 15 is a processor including, for example, a CPU (Central Processing Unit), and controls the switching of the switch 11 included in the switch unit 30 based on the output current of the DC-DC converter unit 20. The controller 15 controls the switch 11 based on the output current detected by the current detector 50.
The control unit 15 controls the switch 11 included in the switch unit 30 to be off, for example, when the output current of the DC-DC converter unit 20 becomes equal to or lower than a predetermined threshold value (first threshold value or less). Further, the control unit 15 controls the switch 11 to be turned on when the output current of the DC-DC converter unit 20 becomes equal to or larger than a second threshold value which is larger than the first threshold value by a predetermined value.

ここで、制御部１５によるスイッチ１１のスイッチングの制御条件は、図２に示すように、スイッチ１１のオン状態の制御が、出力電流が電流値Ｉｏ２以上（第２の閾値以上）であり、スイッチ１１のオフ状態の制御が、出力電流が電流値Ｉｏ１以下（第１の閾値以下である。すなわち、制御部１５は、出力電流が電流値Ｉｏ１以下）になった場合に、スイッチ１１のオフ状態に制御し、出力電流が電流値Ｉｏ２以上になった場合に、スイッチ１１のオン状態に制御する。なお、電流値Ｉｏ２は、電流値Ｉｏ１よりも大きく、横流が発生しない出力電流の値に設定されている。 Here, as shown in FIG. 2, the control condition of the switching of the switch 11 by the controller 15 is that the output current is equal to or more than the current value Io2 (equal to or more than the second threshold value) when the switch 11 is turned on. In the off-state control of the switch 11, the switch 11 is in the off-state when the output current is the current value Io1 or less (first threshold value or less, that is, the output current is the current value Io1 or less). When the output current exceeds the current value Io2, the switch 11 is controlled to be in the ON state. The current value Io2 is larger than the current value Io1 and is set to a value of the output current at which the cross current does not occur.

また、制御部１５は、例えば、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）を備え、電流検出部５０のシャント抵抗１４の一端のノードＮ３の出力電流に対応する電圧、ＡＤＣにより検出し、出力電流の移動平均を生成する。制御部１５は、例えば、出力電流の移動平均が、電流値Ｉｏ２以上（第２の閾値以上）になった場合にスイッチ１１をオフに制御する。
制御部１５は、スイッチ１１を制御する際に、制御信号を、ドライバ部１６に出力する。 Further, the control unit 15 includes, for example, an ADC (Analog to Digital Converter), detects the voltage corresponding to the output current of the node N3 at one end of the shunt resistor 14 of the current detection unit 50 by the ADC, and the moving average of the output current. To generate. For example, the control unit 15 controls the switch 11 to be turned off when the moving average of the output current becomes equal to or more than the current value Io2 (equal to or more than the second threshold).
The control unit 15 outputs a control signal to the driver unit 16 when controlling the switch 11.

また、ドライバ部１６は、制御部１５から出力された制御信号を、スイッチ１１の制御用の電圧に変換して、スイッチ１１の制御端子に供給する。ドライバ部１６は、例えば、スイッチ１１をオフ状態にする場合に、Ｌ状態を供給し、例えば、スイッチ１１をオン状態にする場合に、Ｈ状態を供給する。 Further, the driver unit 16 converts the control signal output from the control unit 15 into a voltage for controlling the switch 11, and supplies the voltage to the control terminal of the switch 11. The driver unit 16 supplies the L state when the switch 11 is turned off, for example, and supplies the H state when the switch 11 is turned on.

次に、図面を参照して、本実施形態による電源装置１の動作について説明する。
図３は、本実施形態による電源装置１の動作の一例を示すフローチャートである。 Next, the operation of the power supply device 1 according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the power supply device 1 according to this embodiment.

図３に示すように、電源装置１の電源ユニット１０は、まず、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の出力電流を検出する（ステップＳ１０１）。電源ユニット１０の電流検出部５０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の出力電流を検出する。具体的には、電流検出部５０のシャント抵抗１４が、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の出力電流を電圧に変換し、制御部１５が、ノードＮ３の電圧をＡＤＣにより取得することで、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の出力電流を検出する。 As shown in FIG. 3, the power supply unit 10 of the power supply device 1 first detects the output current of the DC-DC converter unit 20 (step S101). The current detection unit 50 of the power supply unit 10 detects the output current of the DC-DC converter unit 20. Specifically, the shunt resistor 14 of the current detection unit 50 converts the output current of the DC-DC converter unit 20 into a voltage, and the control unit 15 acquires the voltage of the node N3 by the ADC, so that the DC-DC The output current of the converter unit 20 is detected.

次に、制御部１５は、出力電流が電流値Ｉｏ１以下（第１の閾値以下）であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。制御部１５は、取得したノードＮ３の電圧が、電流値Ｉｏ１に相当する電圧以下であるか否かにより、出力電流が電流値Ｉｏ１以下（第１の閾値以下）であるか否かを判定する。制御部１５は、出力電流が電流値Ｉｏ１以下である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１０３に進める。また、制御部１５は、出力電流が電流値Ｉｏ１以下でない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）に、処理をステップＳ１０４に進める。 Next, the control unit 15 determines whether the output current is the current value Io1 or less (first threshold value or less) (step S102). The control unit 15 determines whether the output current is the current value Io1 or less (first threshold value or less) depending on whether the acquired voltage of the node N3 is the voltage corresponding to the current value Io1 or less. . When the output current is less than or equal to the current value Io1 (step S102: YES), the controller 15 advances the process to step S103. Further, when the output current is not equal to or less than the current value Io1 (step S102: NO), the control unit 15 advances the process to step S104.

ステップＳ１０３において、制御部１５は、スイッチ１１をオフ状態にする。制御部１５は、ドライバ部１６を介して、スイッチ１１のゲート端子をＬ状態にする制御を行う。ステップＳ１０３の処理後に、制御部１５は、処理をステップＳ１０１に戻す。 In step S103, the control unit 15 turns off the switch 11. The control unit 15 controls the gate terminal of the switch 11 to be in the L state via the driver unit 16. After the processing of step S103, the control unit 15 returns the processing to step S101.

また、ステップＳ１０４において、制御部１５は、平均出力電流が電流値Ｉｏ２以上（第２の閾値以上）であるか否かを判定する。制御部１５は、取得したノードＮ３の電圧を移動平均して、当該ノードＮ３の電圧の移動平均値が、電流値Ｉｏ２に相当する電圧以上であるか否かにより、平均出力電流が電流値Ｉｏ２以上（第２の閾値以上）であるか否かを判定する。制御部１５は、平均出力電流が電流値Ｉｏ２以上である場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ１０５に進める。また、制御部１５は、平均出力電流が電流値Ｉｏ２以上でない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）に、処理をステップＳ１０１に戻す。 In step S104, the control unit 15 determines whether the average output current is the current value Io2 or more (the second threshold value or more). The control unit 15 performs a moving average of the obtained voltage of the node N3, and determines whether the average output current is the current value Io2 depending on whether the moving average value of the voltage of the node N3 is equal to or higher than the voltage corresponding to the current value Io2. It is determined whether or not (above the second threshold). When the average output current is equal to or greater than the current value Io2 (step S104: YES), the controller 15 advances the process to step S105. In addition, when the average output current is not the current value Io2 or more (step S104: NO), the control unit 15 returns the process to step S101.

ステップＳ１０５において、制御部１５は、スイッチ１１をオン状態にする。制御部１５は、ドライバ部１６を介して、スイッチ１１のゲート端子をＨ状態にする制御を行う。ステップＳ１０５の処理後に、制御部１５は、処理をステップＳ１０１に戻す。 In step S105, the control unit 15 turns on the switch 11. The control unit 15 controls the gate terminal of the switch 11 to the H state via the driver unit 16. After the processing of step S105, the control unit 15 returns the processing to step S101.

また、図４は、本実施形態における電源装置１の動作の一例を示すタイミングチャートである。
図４において、縦軸は、上から順に、出力電流（Ｉｏ）、（ｂ）制御信号、及び（ｃ）スイッチ状態を示している。ここで、波形Ｗ１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の出力電流の波形を示し、波形Ｗ２は、ドライバ部１６を介して制御部１５が出力するスイッチ１１のゲート端子に供給する制御信号の電圧波形を示している。また、（ｃ）スイッチ状態は、スイッチ１１の状態を示している。また、横軸は、時間を示している。 FIG. 4 is a timing chart showing an example of the operation of the power supply device 1 according to this embodiment.
In FIG. 4, the vertical axis indicates the output current (Io), (b) control signal, and (c) switch state in order from the top. Here, the waveform W1 indicates the waveform of the output current of the DC-DC converter unit 20, and the waveform W2 indicates the voltage waveform of the control signal supplied to the gate terminal of the switch 11 output by the control unit 15 via the driver unit 16. Is shown. The (c) switch state shows the state of the switch 11. The horizontal axis indicates time.

出力電流が低下して、時刻Ｔ１において、出力電流が電流値Ｉｏ１以下になると（波形Ｗ１参照）、制御部１５は、制御信号をＨ状態からＬ状態にする（波形Ｗ２参照）。これにより、スイッチ１１がオフ状態になる。この場合、例えば、電源ユニット１０−１のスイッチ１１がオフ状態であり、電源ユニット１０−１の出力電圧Ｖｏ１が、電源ユニット１０−２の出力電圧Ｖｏ２より小さくなったとしても、ノードＮ２からノードＮ１に電流が逆流する横流は流れない。また、電源ユニット１０−１の出力電圧Ｖｏ１が、電源ユニット１０−２の出力電圧Ｖｏ２より大きい場合には、ノードＮ１からノードＮ２にボディダイオード１１ａを介して、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の出力電流がインバータ部４０に流れて、電源ユニット１０−１が正常に動作する。 When the output current decreases and the output current becomes equal to or less than the current value Io1 at time T1 (see waveform W1), the control unit 15 changes the control signal from the H state to the L state (see waveform W2). As a result, the switch 11 is turned off. In this case, for example, even if the switch 11 of the power supply unit 10-1 is in the off state and the output voltage Vo1 of the power supply unit 10-1 becomes smaller than the output voltage Vo2 of the power supply unit 10-2, the node N2 to the node The cross current in which the current flows backward to N1 does not flow. When the output voltage Vo1 of the power supply unit 10-1 is higher than the output voltage Vo2 of the power supply unit 10-2, the output current of the DC-DC converter unit 20 from the node N1 to the node N2 via the body diode 11a. Flows to the inverter unit 40, and the power supply unit 10-1 operates normally.

次に、出力電流が上昇して、時刻Ｔ２において、出力電流が電流値Ｉｏ２以上になると（波形Ｗ２参照）、制御部１５は、出力電流の移動平均が電流値Ｉｏ２以上になる時刻Ｔ３において、制御信号をＬ状態からＨ状態にする（波形Ｗ２参照）。ここで、電流値Ｉｏ１と電流値Ｉｏ２との差分は、ΔＩ（所定の値）である。また、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２との間隔は、例えば、数百ｍＳ（ミリ秒）程度である。これにより、スイッチ１１がオン状態に戻る。 Next, when the output current rises and the output current becomes the current value Io2 or more at the time T2 (see the waveform W2), the control unit 15 causes the moving average of the output current to become the current value Io2 or more at the time T3. The control signal is changed from the L state to the H state (see the waveform W2). Here, the difference between the current value Io1 and the current value Io2 is ΔI (predetermined value). Further, the interval from the time T1 to the time T2 is, for example, about several hundred mS (millisecond). As a result, the switch 11 returns to the ON state.

以上説明したように、本実施形態による電源装置１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０と、インバータ部４０と、スイッチ部３０と、制御部１５とを備える。ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０は、入力された直流電圧を所定の直流電圧に変換する。インバータ部４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０が変換した所定の直流電圧を所定の交流電圧に変換する。スイッチ部３０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０とインバータ部４０との間に配置されスイッチ１１、及び当該スイッチ１１と並列に、且つ、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の出力電流と順方向になるように接続されたダイオード（例えば、ボディダイオード１１ａ）を有する。制御部１５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の出力電流が所定の閾値以下になった場合に、スイッチ部３０が有するスイッチ１１をオフに制御する。 As described above, the power supply device 1 according to the present embodiment includes the DC-DC converter unit 20, the inverter unit 40, the switch unit 30, and the control unit 15. The DC-DC converter unit 20 converts the input DC voltage into a predetermined DC voltage. The inverter unit 40 converts the predetermined DC voltage converted by the DC-DC converter unit 20 into a predetermined AC voltage. The switch unit 30 is arranged between the DC-DC converter unit 20 and the inverter unit 40, and in parallel with the switch 11 and in a forward direction with the output current of the DC-DC converter unit 20. It has a diode (for example, body diode 11a) connected. The control unit 15 controls the switch 11 included in the switch unit 30 to be off when the output current of the DC-DC converter unit 20 becomes equal to or less than a predetermined threshold value.

これにより、本実施形態による電源装置１は、例えば、横流が発生する可能性が高い軽負荷である場合に、スイッチ１１をオフ状態にさせることで横流を抑制しつつ、ボディダイオード１１ａによりＤＣ−ＤＣコンバータ部２０からインバータ部４０に電力を供給することができる。また、本実施形態による電源装置１は、例えば、横流が発生する可能性が低い負荷が重い場合に、スイッチ１１をオン状態にさせることで、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０からインバータ部４０に損失を低減して電力を供給することができる。よって、本実施形態による電源装置１は、横流を低減しつつ、変換効率を向上させることができる。 As a result, the power supply device 1 according to the present embodiment suppresses the cross current by turning off the switch 11 and suppresses the cross current by the body diode 11a, for example, in the case of a light load in which the cross current is likely to occur. Electric power can be supplied from the DC converter unit 20 to the inverter unit 40. In addition, the power supply device 1 according to the present embodiment causes a loss from the DC-DC converter unit 20 to the inverter unit 40 by turning on the switch 11 when the load in which the cross current is unlikely to occur is heavy. It can be reduced to supply power. Therefore, the power supply device 1 according to the present embodiment can improve the conversion efficiency while reducing the cross current.

また、本実施形態では、制御部１５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の出力電流が、所定の閾値である第１の閾値（例えば、電流値Ｉｏ１）より所定の値分ΔＩ大きい第２の閾値以上（例えば、電流値Ｉｏ２以上）になった場合に、スイッチ１１をオン状態に制御する。
これにより、本実施形態による電源装置１は、適切に横流を低減しつつ、出力電流が、第２の閾値以上（例えば、電流値Ｉｏ２以上）になった場合に、スイッチ１１をオン状態にすることで、変換効率の良い状態に適切に移行することができる。また、本実施形態による電源装置１は、スイッチ１１をオン状態にすることで、ボディダイオード１１ａの発熱を低減することができる。 Further, in the present embodiment, the control unit 15 controls the second threshold value in which the output current of the DC-DC converter unit 20 is larger than the first threshold value (for example, the current value Io1) which is the predetermined threshold value by a predetermined value ΔI. When it becomes the above (for example, the current value Io2 or more), the switch 11 is controlled to the ON state.
With this, the power supply device 1 according to the present embodiment appropriately reduces the cross current and turns on the switch 11 when the output current becomes equal to or higher than the second threshold value (for example, the current value Io2 or higher). As a result, it is possible to appropriately shift to a state with good conversion efficiency. Further, the power supply device 1 according to the present embodiment can reduce the heat generation of the body diode 11a by turning on the switch 11.

また、本実施形態では、制御部１５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の出力電流の移動平均が、第２の閾値以上になった場合にスイッチ１１をオンに制御する。
これにより、本実施形態による電源装置１は、インバータ部４０による交流電流の出力によるＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の出力電流の変動を適切に除去することができ、横流が確実に発生しない状態になってから、スイッチ１１をオン状態に制御することができる。 Further, in the present embodiment, the control unit 15 controls the switch 11 to be turned on when the moving average of the output current of the DC-DC converter unit 20 becomes equal to or higher than the second threshold value.
As a result, the power supply device 1 according to the present embodiment can appropriately eliminate the fluctuation of the output current of the DC-DC converter unit 20 due to the output of the alternating current by the inverter unit 40, and the state in which the cross current does not reliably occur. Then, the switch 11 can be controlled to the ON state.

また、本実施形態による電源装置１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の出力電流を検出する電流検出部５０を備える。制御部１５は、電流検出部５０が検出した出力電流に基づいて、スイッチ１１を制御する。
これにより、本実施形態による電源装置１は、より正確にスイッチ１１の制御を行うことができる。 The power supply device 1 according to the present embodiment also includes a current detection unit 50 that detects the output current of the DC-DC converter unit 20. The controller 15 controls the switch 11 based on the output current detected by the current detector 50.
Thereby, the power supply device 1 according to the present embodiment can control the switch 11 more accurately.

また、本実施形態では、スイッチ１１は、ボディダイオード１１ａを有し、当該ボディダイオード１１ａが上述したダイオードである。
これにより、スイッチ１１は、ダイオードを内蔵しているため、本実施形態による電源装置１では、スイッチ部３０を簡略化及び省サイズ化することができる。 In addition, in the present embodiment, the switch 11 has the body diode 11a, and the body diode 11a is the diode described above.
As a result, since the switch 11 has the diode built therein, in the power supply device 1 according to the present embodiment, the switch section 30 can be simplified and reduced in size.

また、本実施形態では、スイッチ１１は、電界効果トランジスタである。
これにより、本実施形態による電源装置１は、簡易な構成により、横流を低減しつつ、変換効率を向上させることができる。 In addition, in the present embodiment, the switch 11 is a field effect transistor.
As a result, the power supply device 1 according to the present embodiment can improve the conversion efficiency while reducing the cross current with a simple configuration.

［第２の実施形態］
次に、図面を参照して、第２の実施形態による電源装置１について説明する。
本実施形態による電源装置１の構成は、図１に示す第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。本実施形態では、制御部１５の制御が異なる変形例について説明する。 [Second Embodiment]
Next, the power supply device 1 according to the second embodiment will be described with reference to the drawings.
The configuration of the power supply device 1 according to the present embodiment is similar to that of the first embodiment shown in FIG. 1, and therefore its description is omitted here. In the present embodiment, a modified example in which the control of the control unit 15 is different will be described.

本実施形態における制御部１５は、所定の期間継続して、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の出力電流が、第２の閾値以上（電流値Ｉｏ２以上）になった場合に、スイッチ１１をオン状態に制御する。その他の制御部１５の処理は、基本的に、第１の実施形態と同様である。ここで、所定の期間とは、例えば、インバータ部４０による交流電流の出力によるＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の出力電流の変動による影響を除去することが可能な期間である。 The control unit 15 in the present embodiment turns on the switch 11 when the output current of the DC-DC converter unit 20 is equal to or higher than the second threshold value (current value Io2 or higher) continuously for a predetermined period. Control. The other processing of the control unit 15 is basically the same as that of the first embodiment. Here, the predetermined period is, for example, a period in which it is possible to eliminate the influence of the fluctuation of the output current of the DC-DC converter unit 20 due to the output of the alternating current by the inverter unit 40.

次に、図５を参照して、本実施形態による電源装置１の動作について説明する。
図５は、本実施形態による電源装置１の動作の一例を示すフローチャートである。 Next, the operation of the power supply device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a flowchart showing an example of the operation of the power supply device 1 according to this embodiment.

図５において、ステップＳ２０１からステップＳ２０３までの処理は、上述した図３に示すステップＳ１０１からステップＳ１０３までの処理と同様であるため、ここではその説明を省略する。 In FIG. 5, the processing from step S201 to step S203 is the same as the processing from step S101 to step S103 shown in FIG. 3 described above, and therefore the description thereof is omitted here.

次に、ステップＳ２０４において、制御部１５は、所定の期間継続して、出力電流が電流値Ｉｏ２以上（第２の閾値以上）であるか否かを判定する。制御部１５は、取得したノードＮ３の電圧が所定の期間継続して電流値Ｉｏ２に相当する電圧以上であるか否かにより、所定の期間継続して出力電流が電流値Ｉｏ２以上（第２の閾値以上）であるか否かを判定する。制御部１５は、所定の期間継続して出力電流が電流値Ｉｏ２以上である場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ２０５に進める。また、制御部１５は、所定の期間継続して出力電流が電流値Ｉｏ２以上でない場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）に、処理をステップＳ２０１に戻す。 Next, in step S204, the control unit 15 continuously determines whether or not the output current is the current value Io2 or more (second threshold value or more) for a predetermined period. The control unit 15 continuously outputs a current value Io2 or more (second value) for a predetermined period depending on whether the acquired voltage of the node N3 is equal to or higher than a voltage corresponding to the current value Io2 continuously for a predetermined period. It is determined whether or not it is equal to or more than a threshold value). When the output current continues to be the current value Io2 or more for the predetermined period (step S204: YES), the controller 15 advances the process to step S205. Moreover, the control part 15 returns a process to step S201, when an output current is not more than the current value Io2 continuously for a predetermined period (step S204: NO).

また、ステップＳ２０５の処理は、上述した図３に示すステップＳ１０５の処理と同様であるため、ここではその説明を省略する。 Further, the process of step S205 is similar to the process of step S105 shown in FIG. 3 described above, and therefore the description thereof is omitted here.

以上説明したように、本実施形態による電源装置１では、制御部１５は、所定の期間継続して、出力電流が電流値Ｉｏ２以上である場合に、スイッチ１１をオンに制御する。
これにより、本実施形態による電源装置１は、インバータ部４０による交流電流の出力によるＤＣ−ＤＣコンバータ部２０の出力電流の変動を適切に除去することができ、横流が確実に発生しない状態になってから、スイッチ１１をオン状態に制御することができる。 As described above, in the power supply device 1 according to the present embodiment, the control unit 15 continuously turns on the switch 11 when the output current is the current value Io2 or more for a predetermined period.
As a result, the power supply device 1 according to the present embodiment can appropriately eliminate the fluctuation of the output current of the DC-DC converter unit 20 due to the output of the alternating current by the inverter unit 40, and the state in which the cross current does not reliably occur. Then, the switch 11 can be controlled to the ON state.

なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の各実施形態において、スイッチ部３０は、スイッチ１１のボディダイオード１１ａを用いる例を説明したが、これに限定されるものではなく、別途ダイオードを備えるようにしてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified within the scope of the present invention.
For example, in each of the above-described embodiments, the switch section 30 has been described as an example in which the body diode 11a of the switch 11 is used, but the present invention is not limited to this, and a diode may be separately provided.

また、上記の各実施形態において、スイッチ１１は、ボディダイオード１１ａを有するＮＭＯＳＦＥＴである例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ＰＭＯＳＦＥＴ（Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ）、など他のスイッチ素子であってもよい。また、スイッチ１１は、別途ダイオードを付加することで、ボディダイオード１１ａを有さないスイッチ素子であってもよい。 Further, in each of the above-described embodiments, the switch 11 is an NMOSFET having the body diode 11a, but the switch 11 is not limited to this. For example, another switch element such as a PMOSFET (P-type MOSFET). May be Further, the switch 11 may be a switch element that does not have the body diode 11a by adding a diode separately.

また、上記の各実施形態において、制御部１５は、独立して制御を行う構成としたが、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０を制御する制御部、又はインバータ部４０を制御する制御部に制御部１５の機能が含まれていてもよい。また、制御部１５と、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０を制御する制御部と、インバータ部４０を制御する制御部とを１つの制御部にまとめて構成するようにしてもよい。 Further, in each of the above-described embodiments, the control unit 15 is configured to perform control independently, but the control unit 15 is a control unit that controls the DC-DC converter unit 20 or a control unit that controls the inverter unit 40. The function of may be included. Further, the control unit 15, the control unit that controls the DC-DC converter unit 20, and the control unit that controls the inverter unit 40 may be integrated into one control unit.

また、上記の各実施形態において、ＣＰＵを含む制御部１５を用いてスイッチ１１の制御を行う例を説明したが、これに限定されるものではなく、制御部１５は、例えば、アナログ回路などの回路手段により、スイッチ１１を制御するようにしてもよい。 Further, in each of the above embodiments, an example in which the control unit 15 including a CPU is used to control the switch 11 has been described, but the present invention is not limited to this, and the control unit 15 may be, for example, an analog circuit or the like. The switch 11 may be controlled by circuit means.

また、上記の各実施形態において、スイッチ部３０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０正極出力線に配置する例を説明したが、これに限定されるものではなく、ＤＣ−ＤＣコンバータ部２０負極出力線に配置するようにしてもよい。
また、上記の各実施形態において、電源装置１が、２つの電源ユニット１０を備える例を説明したが、これに限定されるものではなく、３つ以上の電源ユニット１０を備えるようにしてもよい。 Further, in each of the above-described embodiments, the example in which the switch unit 30 is arranged on the positive electrode output line of the DC-DC converter unit 20 has been described, but the present invention is not limited to this, and the negative electrode output line of the DC-DC converter unit 20 is not limited thereto. It may be arranged at.
Further, in each of the above-described embodiments, the example in which the power supply device 1 includes two power supply units 10 has been described, but the present invention is not limited to this, and the power supply device 1 may include three or more power supply units 10. .

なお、上述の電源装置１の制御部１５は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した制御部１５の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。 The control unit 15 of the power supply device 1 described above has a computer system inside. The process of the control unit 15 described above is stored in a computer readable recording medium in the form of a program, and the above process is performed by the computer reading and executing the program. Here, the computer-readable recording medium refers to a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Further, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that receives the distribution may execute the program.

また、上述した機能の一部又は全部を、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路として実現してもよい。上述した各機能は個別にプロセッサ化してもよいし、一部、又は全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。 Further, some or all of the above-mentioned functions may be realized as an integrated circuit such as an LSI (Large Scale Integration). Each of the functions described above may be individually implemented as a processor, or part or all of the functions may be integrated and implemented as a processor. Further, the method of circuit integration is not limited to LSI, and may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor. In addition, when a technology for forming an integrated circuit that replaces LSI appears due to the progress of semiconductor technology, an integrated circuit according to the technology may be used.

１電源装置
１０、１０−１、１０−２電源ユニット
１１、４１、４２、４３、４４スイッチ
１１ａボディダイオード
１２、１３平滑コンデンサ
１４シャント抵抗
１５制御部
１６ドライバ部
２０ＤＣ−ＤＣコンバータ部
３０スイッチ部
４０インバータ部
４５、４６インダクタ
４７コンデンサ
５０電流検出部
６０負荷部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 power supply device 10, 10-1, 10-2 power supply unit 11, 41, 42, 43, 44 switch 11a body diode 12, 13 smoothing capacitor 14 shunt resistance 15 control part 16 driver part 20 DC-DC converter part 30 switch part 40 Inverter unit 45, 46 Inductor 47 Capacitor 50 Current detection unit 60 Load unit

Claims

A DC-DC converter unit that converts the input DC voltage into a predetermined DC voltage;
An inverter unit for converting the predetermined DC voltage converted by the DC-DC converter unit into a predetermined AC voltage;
A switch having a switch arranged between the DC-DC converter unit and the inverter unit, and a diode having a diode connected in parallel with the switch and in a forward direction with an output current of the DC-DC converter unit. Department,
And a control unit that controls the switch included in the switch unit to turn off when the output current of the DC-DC converter unit falls below a predetermined threshold value.

The control unit controls the switch to be turned on when the output current of the DC-DC converter unit is equal to or larger than a second threshold value that is larger than the first threshold value that is the predetermined threshold value by a predetermined value. The power supply device according to claim 1, wherein:

The power supply device according to claim 2, wherein the control unit controls the switch to be turned on when the moving average of the output current of the DC-DC converter unit is equal to or more than the second threshold value. .

A current detector for detecting an output current of the DC-DC converter,
The power supply device according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit controls the switch based on the output current detected by the current detection unit.

The power supply device according to any one of claims 1 to 4, wherein the switch has a body diode, and the body diode is the diode.

The power supply device according to any one of claims 1 to 5, wherein the switch is a field effect transistor.