JP2020072586A - Snubber circuit and power conversion system - Google Patents

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Abstract

To provide a snubber circuit capable of suppressing a ripple current and a power conversion system.SOLUTION: A snubber circuit 3 absorbs electric energy from a main circuit 2. The snubber circuit 3 includes a first capacitor C1, a second capacitor C2, an inductor L1, and a switching circuit 31. The first capacitor C1 and the second capacitor C2 store the electric energy absorbed from the main circuit 2. The inductor L1 regenerates the electric energy stored in the first capacitor C1 and the second capacitor C2 to the main circuit 2 or a load 5. The switching circuit 31 switches the supply source that supplies electric energy to the inductor L1 between the first capacitor C1 and the second capacitor C2 such that the direction of a current supplied from the first capacitor C1 to the inductor L1 is opposite to a direction of a current supplied from the second capacitor C2 to the inductor L1.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、一般にスナバ回路(Snubber Circuit)、及び電力変換システム(Power Conversion System)に関し、より詳細には、サージ電圧を抑制するスナバ回路、及びそれを用いた電力変換システムに関する。   The present disclosure generally relates to a snubber circuit and a power conversion system, and more specifically, to a snubber circuit that suppresses a surge voltage and a power conversion system using the snubber circuit.

従来、スナバ回路を備えたDC/DCコンバータ(電力変換システム)がある(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, there is a DC / DC converter (power conversion system) including a snubber circuit (for example, see Patent Document 1).

特許文献1のDC/DCコンバータは、トランスの二次側のサージ電圧が発生するタイミングに同期させてスナバ回路内の半導体スイッチをオンし、スナバコンデンサに蓄積された電力をチョークコイルを介して負荷に回生する。   The DC / DC converter of Patent Document 1 turns on a semiconductor switch in a snubber circuit in synchronization with the timing at which a secondary surge voltage of a transformer is generated, and loads the power stored in a snubber capacitor through a choke coil. Regenerate into.

特開2015−70716号公報JP, 2005-70716, A

特許文献1に記載のスナバ回路では、DC/DCコンバータのリップル電流を抑制することができなかった。   The snubber circuit described in Patent Document 1 cannot suppress the ripple current of the DC / DC converter.

本開示は、上記事由に鑑みてなされており、その目的は、リップル電流を抑制することができるスナバ回路、及び電力変換システムを提供することにある。   The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a snubber circuit and a power conversion system that can suppress a ripple current.

本開示の一態様に係るスナバ回路は、主回路から電気エネルギを吸収する。前記スナバ回路は、第1容量成分と、第2容量成分と、インダクタンス成分と、切替回路と、を備える。前記第1容量成分は、前記主回路から吸収した電気エネルギを蓄積する。前記第2容量成分は、前記主回路から吸収した電気エネルギを蓄積する。前記インダクタンス成分は、前記第1容量成分及び前記第2容量成分に蓄積された電気エネルギを前記主回路又は負荷に回生する。前記切替回路は、前記第1容量成分から前記インダクタンス成分に供給される電流の向きと、前記第2容量成分から前記インダクタンス成分に供給される電流の向きとが互いに逆向きとなるように、前記インダクタンス成分に電気エネルギを供給する供給源を前記第1容量成分と前記第2容量成分とで切り替える。   A snubber circuit according to one aspect of the present disclosure absorbs electrical energy from a main circuit. The snubber circuit includes a first capacitance component, a second capacitance component, an inductance component, and a switching circuit. The first capacitive component stores the electric energy absorbed from the main circuit. The second capacitance component stores the electric energy absorbed from the main circuit. The inductance component regenerates the electric energy stored in the first capacitance component and the second capacitance component to the main circuit or the load. The switching circuit is configured so that the direction of the current supplied from the first capacitance component to the inductance component and the direction of the current supplied from the second capacitance component to the inductance component are opposite to each other. A supply source for supplying electric energy to the inductance component is switched between the first capacitance component and the second capacitance component.

本開示の一態様に係る電力変換システムは、前記スナバ回路と、前記主回路と、を備える。   A power conversion system according to an aspect of the present disclosure includes the snubber circuit and the main circuit.

本開示では、リップル電流を低減することができるという効果がある。   The present disclosure has an effect that the ripple current can be reduced.

図1は、本開示の一実施形態に係るスナバ回路を備える電力変換システムの回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a power conversion system including a snubber circuit according to an embodiment of the present disclosure. 図2は、同上の電力変換システムにおける電力変換回路の動作説明図である。FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the power conversion circuit in the above power conversion system. 図3は、同上の電力変換システムにおけるスナバ回路の動作説明図である。FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the snubber circuit in the above power conversion system. 図4は、同上のスナバ回路が第1動作モードである場合における電力変換システムの等価回路である。FIG. 4 is an equivalent circuit of the power conversion system when the snubber circuit of the above is in the first operation mode. 図5は、同上のスナバ回路が第2動作モードである場合における電力変換システムの等価回路である。FIG. 5 is an equivalent circuit of the power conversion system when the snubber circuit of the above is in the second operation mode. 図6は、同上のスナバ回路が第3動作モードである場合における電力変換システムの等価回路である。FIG. 6 is an equivalent circuit of the power conversion system when the snubber circuit of the above is in the third operation mode. 図7は、同上のスナバ回路が第4動作モードである場合における電力変換システムの等価回路である。FIG. 7 is an equivalent circuit of the power conversion system when the snubber circuit of the above is in the fourth operation mode. 図8Aは、同上のスナバ回路が第1モード及び第2モードである場合における電力変換回路の等価回路である。図8Bは、同上のスナバ回路が第3モード及び第4モードである場合における電力変換回路の等価回路である。FIG. 8A is an equivalent circuit of the power conversion circuit when the snubber circuit of the above is in the first mode and the second mode. FIG. 8B is an equivalent circuit of the power conversion circuit when the snubber circuit in the above is in the third mode and the fourth mode. 図9Aは、同上のスナバ回路が第1モード及び第4モードである場合におけるスナバ回路の等価回路である。図9Bは、同上のスナバ回路が第2モード及び第3モードである場合におけるスナバ回路の等価回路である。FIG. 9A is an equivalent circuit of the snubber circuit when the above snubber circuit is in the first mode and the fourth mode. FIG. 9B is an equivalent circuit of the snubber circuit in the case where the snubber circuit in the above is in the second mode and the third mode. 図10は、本開示の第1変形例に係る電力変換システムの回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of a power conversion system according to a first modified example of the present disclosure. 図11は、本開示の第2変形例に係る電力変換システムの回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram of a power conversion system according to a second modified example of the present disclosure.

以下に説明する各実施形態及び変形例は、本開示の一例に過ぎず、本開示は、実施形態及び変形例に限定されない。この実施形態及び変形例以外であっても、本開示の技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。   Each embodiment and modification described below are merely examples of the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the embodiment and the modification. Other than this embodiment and modifications, various modifications can be made according to the design and the like as long as they do not depart from the technical idea of the present disclosure.

(1)概要
まず、本実施形態に係るスナバ回路3、及びそれを用いた電力変換システム1の概要について、図1を参照して説明する。
(1) Overview First, an overview of the snubber circuit 3 according to the present embodiment and a power conversion system 1 using the snubber circuit 3 will be described with reference to FIG.

電力変換システム1は、主回路2と、スナバ回路3と、を備えている。主回路2は、電力の変換を行う電力変換回路2である。以降、主回路2を電力変換回路2ともいう。電力変換回路2は、交流電圧を直流電圧に変換する。スナバ回路3は、電力変換回路2で発生するサージ電圧を抑制するための保護回路である。電力変換回路2において、交流電圧を直流電圧に変換する際に、後述するトランス21の漏れインダクタンス、及び後述する整流回路22の寄生容量によって共振が発生してサージ電圧が生じることがある。本実施形態に係る電力変換システム1では、このようなサージ電圧をスナバ回路3にて抑制することが可能である。スナバ回路3は、主回路2に対して副回路に相当する。   The power conversion system 1 includes a main circuit 2 and a snubber circuit 3. The main circuit 2 is a power conversion circuit 2 that converts electric power. Hereinafter, the main circuit 2 is also referred to as the power conversion circuit 2. The power conversion circuit 2 converts an AC voltage into a DC voltage. The snubber circuit 3 is a protection circuit for suppressing a surge voltage generated in the power conversion circuit 2. When the AC voltage is converted into the DC voltage in the power conversion circuit 2, resonance may occur due to the leakage inductance of the transformer 21 described later and the parasitic capacitance of the rectifier circuit 22 described later to generate a surge voltage. In the power conversion system 1 according to the present embodiment, such a surge voltage can be suppressed by the snubber circuit 3. The snubber circuit 3 corresponds to a sub circuit with respect to the main circuit 2.

主回路2(電力変換回路2)は、電源回路20から供給される交流電力を直流電力に変換して負荷5に出力するAC/DCコンバータである。主回路2は、電源回路20から交流電圧が入力されるトランス21と、トランス21の二次側に設けられた整流回路22と、整流回路22の出力電圧を平滑する平滑フィルタ(インダクタL21)及び平滑コンデンサ(出力コンデンサCo)と、を備えている。出力コンデンサCoの両端間に負荷5が電気的に接続されている。   The main circuit 2 (power conversion circuit 2) is an AC / DC converter that converts AC power supplied from the power supply circuit 20 into DC power and outputs the DC power. The main circuit 2 includes a transformer 21 to which an AC voltage is input from the power supply circuit 20, a rectifier circuit 22 provided on the secondary side of the transformer 21, a smoothing filter (inductor L21) for smoothing the output voltage of the rectifier circuit 22, and And a smoothing capacitor (output capacitor Co). The load 5 is electrically connected across the output capacitor Co.

スナバ回路3は、主回路2から電気エネルギを吸収する。スナバ回路3は、第1容量成分(第1コンデンサC1)と、第2容量成分(第2コンデンサC2)と、インダクタンス成分(インダクタL1)と、切替回路31と、を備える。第1容量成分(C1)は、主回路2から吸収した電気エネルギを蓄積する。第2容量成分(C2)は、主回路2から吸収した電気エネルギを蓄積する。インダクタンス成分(L1)は、第1容量成分(C1)及び第2容量成分(C2)に蓄積された電気エネルギを主回路2又は負荷5に回生する。切替回路31は、第1容量成分(C1)からインダクタンス成分(L1)に供給される電流の向きと、第2容量成分(C2)からインダクタンス成分(L1)に供給される電流の向きとが互いに逆向きとなるように、インダクタンス成分(L1)に電気エネルギを供給する供給源を第1容量成分(C1)と第2容量成分(C2)とで切り替える。   The snubber circuit 3 absorbs electric energy from the main circuit 2. The snubber circuit 3 includes a first capacitance component (first capacitor C1), a second capacitance component (second capacitor C2), an inductance component (inductor L1), and a switching circuit 31. The first capacitance component (C1) stores the electric energy absorbed from the main circuit 2. The second capacitance component (C2) stores the electric energy absorbed from the main circuit 2. The inductance component (L1) regenerates the electric energy stored in the first capacitance component (C1) and the second capacitance component (C2) to the main circuit 2 or the load 5. In the switching circuit 31, the direction of the current supplied from the first capacitance component (C1) to the inductance component (L1) and the direction of the current supplied from the second capacitance component (C2) to the inductance component (L1) are mutually different. The supply source for supplying the electric energy to the inductance component (L1) is switched between the first capacitance component (C1) and the second capacitance component (C2) so as to be in the opposite direction.

インダクタンス成分(L1)には、主回路2から吸収した電気エネルギが第1容量成分(C1)又は第2容量成分(C2)から供給される。この際に、切替回路31によって、インダクタンス成分(L1)に流れる電流の向きが切り替わる。したがって、インダクタンス成分(L1)に生じる電圧の極性が切り替わるので、インダクタンス成分(L1)が主回路2又は負荷5に電気エネルギを回生する際に、主回路2に流すリップル電流(第2リップル電流Ir2)の向きが切り替わる。主回路2に流れるリップル電流を相殺するようにインダクタンス成分(L1)が主回路2にリップル電流(Ir2)を流すことにより、主回路2に流れるリップル電流を抑制することができる。   The electric energy absorbed from the main circuit 2 is supplied to the inductance component (L1) from the first capacitance component (C1) or the second capacitance component (C2). At this time, the direction of the current flowing through the inductance component (L1) is switched by the switching circuit 31. Therefore, the polarity of the voltage generated in the inductance component (L1) is switched, so that when the inductance component (L1) regenerates electric energy in the main circuit 2 or the load 5, a ripple current (second ripple current Ir2) flowing in the main circuit 2 is switched. The direction of) changes. Since the inductance component (L1) causes the ripple current (Ir2) to flow in the main circuit 2 so as to cancel the ripple current flowing in the main circuit 2, the ripple current flowing in the main circuit 2 can be suppressed.

(2)構成
図1に示すように、電力変換システム1は、電力変換回路2と、スナバ回路3と、制御回路4と、を備えている。
(2) Configuration As shown in FIG. 1, the power conversion system 1 includes a power conversion circuit 2, a snubber circuit 3, and a control circuit 4.

(2.1)電力変換回路
電力変換回路2は、トランス21と、整流回路22と、(第2)インダクタL21と、出力コンデンサCoと、を備えている。電力変換回路2は、電源回路20から供給される交流電力を直流電力に変換して負荷5に出力する。電力変換回路2は、一対の第1端子H11,H12、及び一対の第2端子H21,H22を更に備えている。ただし、ここでいう「端子」は、電線等を接続するための部品でなくてもよく、例えば、電子部品のリード、又は回路基板に含まれる導体の一部であってもよい。
(2.1) Power Converter Circuit The power converter circuit 2 includes a transformer 21, a rectifier circuit 22, a (second) inductor L21, and an output capacitor Co. The power conversion circuit 2 converts the AC power supplied from the power supply circuit 20 into DC power and outputs the DC power to the load 5. The power conversion circuit 2 further includes a pair of first terminals H11, H12 and a pair of second terminals H21, H22. However, the “terminal” here does not have to be a component for connecting an electric wire or the like, and may be, for example, a lead of an electronic component or a part of a conductor included in a circuit board.

トランス21は、互いに磁気的に結合された一次巻線L11と二次巻線L12とを有する高周波絶縁トランスであり、一次巻線L11と二次巻線L12とが電気的に絶縁されている。一次巻線L11は、電源回路20と電気的に接続されている。電源回路20は、例えば、DC/ACインバータ回路である。電源回路20は、直流電圧を交流電圧に変換して、一次巻線L11に印加する。二次巻線L12は、一対の第1端子H11,H12を介して整流回路22と電気的に接続されている。具体的には、二次巻線L12の一端が第1端子H11と電気的に接続され、二次巻線L12の他端が第1端子H12と電気的に接続されている。トランス21の一次巻線L11に電源回路20から交流電圧が印加されることにより、二次巻線L12の両端間に交流電圧が発生する。   The transformer 21 is a high frequency insulating transformer having a primary winding L11 and a secondary winding L12 magnetically coupled to each other, and the primary winding L11 and the secondary winding L12 are electrically insulated. The primary winding L11 is electrically connected to the power supply circuit 20. The power supply circuit 20 is, for example, a DC / AC inverter circuit. The power supply circuit 20 converts a DC voltage into an AC voltage and applies it to the primary winding L11. The secondary winding L12 is electrically connected to the rectifier circuit 22 via the pair of first terminals H11 and H12. Specifically, one end of the secondary winding L12 is electrically connected to the first terminal H11, and the other end of the secondary winding L12 is electrically connected to the first terminal H12. By applying an AC voltage from the power supply circuit 20 to the primary winding L11 of the transformer 21, an AC voltage is generated across the secondary winding L12.

整流回路22は、一対の第1端子H11,H12を介してトランス21の二次巻線L12と電気的に接続されている。一対の第1端子H11,H12は、整流回路22の一対の入力端子として機能する。以下、一対の第1端子H11,H12間の電圧(二次巻線L12の両端間の交流電圧)を入力電圧Viという。   The rectifier circuit 22 is electrically connected to the secondary winding L12 of the transformer 21 via the pair of first terminals H11 and H12. The pair of first terminals H11 and H12 function as a pair of input terminals of the rectifier circuit 22. Hereinafter, the voltage between the pair of first terminals H11 and H12 (AC voltage between both ends of the secondary winding L12) is referred to as the input voltage Vi.

整流回路22は、入力電圧Viを全波整流する全波整流回路である。整流回路22は、入力電圧Viを全波整流した電圧(バス電圧Vbus)を一対の第2端子H21,H22間に生成する。一対の第2端子H21,H22は、整流回路22の一対の出力端子として機能する。   The rectifier circuit 22 is a full-wave rectifier circuit that full-wave rectifies the input voltage Vi. The rectifier circuit 22 generates a full-wave rectified voltage (bus voltage Vbus) of the input voltage Vi between the pair of second terminals H21 and H22. The pair of second terminals H21 and H22 function as a pair of output terminals of the rectifier circuit 22.

本実施形態では、整流回路22は、整流素子として4つのスイッチング素子Q11〜Q14を有する同期整流型の全波整流回路である。一例として、スイッチング素子Q11〜Q14の各々は、デプレッション型のnチャネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)で構成されている。スイッチング素子Q11〜Q14は、フルブリッジ接続されている。高電位側の第2端子H21と低電位側の第2端子H22との間に、スイッチング素子Q11,Q12の直列回路と、スイッチング素子Q13,Q14の直列回路とが、電気的に並列接続されている。スイッチング素子Q11とスイッチング素子Q12との接続点が第1端子H11と電気的に接続され、スイッチング素子Q13とスイッチング素子Q14との接続点が第1端子H12と電気的に接続されている。   In the present embodiment, the rectifier circuit 22 is a synchronous rectification type full-wave rectifier circuit having four switching elements Q11 to Q14 as rectifier elements. As an example, each of the switching elements Q11 to Q14 is composed of a depletion type n-channel MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). The switching elements Q11 to Q14 are full-bridge connected. A series circuit of switching elements Q11 and Q12 and a series circuit of switching elements Q13 and Q14 are electrically connected in parallel between the second terminal H21 on the high potential side and the second terminal H22 on the low potential side. There is. A connection point between the switching elements Q11 and Q12 is electrically connected to the first terminal H11, and a connection point between the switching elements Q13 and Q14 is electrically connected to the first terminal H12.

具体的には、スイッチング素子Q11は、ドレインが第2端子H21と電気的に接続され、ソースが第1端子H11と電気的に接続されている。スイッチング素子Q12は、ドレインが第1端子H11と電気的に接続され、ソースが第2端子H22と電気的に接続されている。スイッチング素子Q13は、ドレインが第2端子H21と電気的に接続され、ソースが第1端子H12と電気的に接続されている。スイッチング素子Q14は、ドレインが第1端子H12と電気的に接続され、ソースが第2端子H22と電気的に接続されている。   Specifically, the switching element Q11 has a drain electrically connected to the second terminal H21 and a source electrically connected to the first terminal H11. The switching element Q12 has a drain electrically connected to the first terminal H11 and a source electrically connected to the second terminal H22. The switching element Q13 has a drain electrically connected to the second terminal H21 and a source electrically connected to the first terminal H12. The switching element Q14 has a drain electrically connected to the first terminal H12 and a source electrically connected to the second terminal H22.

また、スイッチング素子Q11〜Q14は、それぞれ寄生ダイオードD11〜D14を有している。寄生ダイオードD11〜D14は、それぞれアノードがソースと電気的に接続され、カソードがドレインと電気的に接続されるように構成されている。   The switching elements Q11 to Q14 have parasitic diodes D11 to D14, respectively. Each of the parasitic diodes D11 to D14 is configured such that its anode is electrically connected to its source and its cathode is electrically connected to its drain.

整流回路22では、スイッチング素子Q11〜Q14が、入力電圧Viの位相に同期してオン/オフすることにより、入力電圧Viを全波整流したバス電圧Vbusを一対の第2端子H21,H22間に生成する。スイッチング素子Q11〜Q14は、それぞれ制御回路4からの駆動信号S11〜S14によってオン/オフが個別に制御される。   In the rectifier circuit 22, the switching elements Q11 to Q14 are turned on / off in synchronization with the phase of the input voltage Vi, so that the bus voltage Vbus obtained by full-wave rectifying the input voltage Vi is applied between the pair of second terminals H21 and H22. To generate. The on / off states of the switching elements Q11 to Q14 are individually controlled by the drive signals S11 to S14 from the control circuit 4, respectively.

出力コンデンサCoは、整流回路22の一対の出力端間(一対の第2端子H21,H22間)に電気的に接続された平滑コンデンサである。具体的には、出力コンデンサCoは、高電位側の端子がインダクタL21を介して、高電位側の第2端子H21と電気的に接続され、低電位側の端子がスナバ回路3のインダクタL1を介して、低電位側の第2端子H22と電気的に接続されている。インダクタL21は、チョークコイルであり、バス電圧Vbusを平滑する平滑フィルタとして機能する。出力コンデンサCoの両端間には、第2端子H21,H22間のバス電圧Vbusを平均化した直流の出力電圧Voが生成される。出力コンデンサCoの両端間には、負荷5が電気的に接続されている。負荷5は、出力電圧Voが印加されることにより動作する。   The output capacitor Co is a smoothing capacitor electrically connected between a pair of output terminals of the rectifier circuit 22 (between the pair of second terminals H21 and H22). Specifically, the output capacitor Co has a high-potential-side terminal electrically connected to the high-potential-side second terminal H21 via the inductor L21, and a low-potential-side terminal connected to the inductor L1 of the snubber circuit 3. Via, it is electrically connected to the second terminal H22 on the low potential side. The inductor L21 is a choke coil and functions as a smoothing filter that smoothes the bus voltage Vbus. Between both ends of the output capacitor Co, a DC output voltage Vo obtained by averaging the bus voltage Vbus between the second terminals H21 and H22 is generated. The load 5 is electrically connected between both ends of the output capacitor Co. The load 5 operates when the output voltage Vo is applied.

(2.2)スナバ回路
スナバ回路3は、電力変換回路2に電気的に接続されている。具体的には、スナバ回路3は、電力変換回路2における整流回路22の一対の出力端である一対の第2端子H21,H22に電気的に接続されている。つまり、電力変換回路2は、スナバ回路3が電気的に接続される一対の第2端子H21,H22を有する。
(2.2) Snubber circuit The snubber circuit 3 is electrically connected to the power conversion circuit 2. Specifically, the snubber circuit 3 is electrically connected to the pair of second terminals H21 and H22 which are the pair of output terminals of the rectifier circuit 22 in the power conversion circuit 2. That is, the power conversion circuit 2 has the pair of second terminals H21 and H22 to which the snubber circuit 3 is electrically connected.

スナバ回路3は、電力変換回路2から電気エネルギを吸収することによって、一対の第2端子H21,H22間の電圧(バス電圧Vbus)が所定のクランプ値を超えないようにクランプする。スナバ回路3は、バス電圧Vbusの大きさがクランプ値を超える場合には、クランプ値を超える分の電気エネルギを引き抜くことにより、バス電圧Vbusの上限値がクランプ値となるようにクランプする。   The snubber circuit 3 absorbs electric energy from the power conversion circuit 2 to clamp the voltage (bus voltage Vbus) between the pair of second terminals H21 and H22 so as not to exceed a predetermined clamp value. When the magnitude of the bus voltage Vbus exceeds the clamp value, the snubber circuit 3 extracts electric energy that exceeds the clamp value to clamp the upper limit value of the bus voltage Vbus to the clamp value.

本実施形態のスナバ回路3は、電力変換回路2から吸収した電気エネルギを負荷5又は電力変換回路2に回生させる。これにより、スナバ回路3による電力損失を抑制することができる。さらに、スナバ回路3は、電力変換回路2から吸収した電気エネルギを負荷5又は電力変換回路2に回生させる際に、電力変換回路2が発生させる第1リップル電流Ir1とは逆位相の第2リップル電流Ir2を発生させる。これにより、第1リップル電流Ir1と第2リップル電流Ir2とが相殺され、電力変換回路2に流れるリップル電流が低減され、出力コンデンサCoの容量の低減を図ることができる。   The snubber circuit 3 of the present embodiment causes the load 5 or the power conversion circuit 2 to regenerate the electric energy absorbed from the power conversion circuit 2. Thereby, the power loss due to the snubber circuit 3 can be suppressed. Further, the snubber circuit 3 has a second ripple in a phase opposite to the first ripple current Ir1 generated by the power conversion circuit 2 when the electric energy absorbed from the power conversion circuit 2 is regenerated by the load 5 or the power conversion circuit 2. A current Ir2 is generated. As a result, the first ripple current Ir1 and the second ripple current Ir2 are canceled out, the ripple current flowing through the power conversion circuit 2 is reduced, and the capacitance of the output capacitor Co can be reduced.

スナバ回路3は、第1コンデンサC1(第1容量成分)と、第2コンデンサC2(第2容量成分)と、(第1)インダクタL1(インダクタンス成分)と、ダイオードD3と、切替回路31と、を備えている。切替回路31は、第1コンデンサC1又は第2コンデンサC2からインダクタL1に供給される電流の向きを切り替えるように構成されている。切替回路31は、第1スイッチング素子Q1と、第2スイッチング素子Q2と、を備えている。   The snubber circuit 3 includes a first capacitor C1 (first capacitance component), a second capacitor C2 (second capacitance component), a (first) inductor L1 (inductance component), a diode D3, a switching circuit 31, Is equipped with. The switching circuit 31 is configured to switch the direction of the current supplied from the first capacitor C1 or the second capacitor C2 to the inductor L1. The switching circuit 31 includes a first switching element Q1 and a second switching element Q2.

電力変換回路2の一対の第2端子H21,H22間に、ダイオードD3と第1コンデンサC1との直列回路が電気的に接続されている。ダイオードD3は、アノードが高電位側の第2端子H21と電気的に接続され、カソードが第1コンデンサC1を介して低電位側の第2端子H22と電気的に接続されている。   A series circuit of a diode D3 and a first capacitor C1 is electrically connected between the pair of second terminals H21 and H22 of the power conversion circuit 2. The diode D3 has an anode electrically connected to the second terminal H21 on the high potential side and a cathode electrically connected to the second terminal H22 on the low potential side via the first capacitor C1.

第1コンデンサC1の両端間に、第1スイッチング素子Q1、第2コンデンサC2、及びインダクタL1の直列回路が電気的に接続されている。つまり、第1コンデンサC1の放電経路に、第1スイッチング素子Q1と第2コンデンサC2とインダクタL1とが含まれている。   A series circuit of the first switching element Q1, the second capacitor C2, and the inductor L1 is electrically connected between both ends of the first capacitor C1. That is, the discharge path of the first capacitor C1 includes the first switching element Q1, the second capacitor C2, and the inductor L1.

第1スイッチング素子Q1は、デプレッション型のnチャネルMOSFETで構成されている。第1スイッチング素子Q1は、ドレインが第1コンデンサC1と電気的に接続され、ソースが第2コンデンサC2と電気的に接続されている。   The first switching element Q1 is composed of a depletion type n-channel MOSFET. The first switching element Q1 has a drain electrically connected to the first capacitor C1 and a source electrically connected to the second capacitor C2.

インダクタL1は、一端が第2コンデンサC2と電気的に接続され、他端が第1コンデンサC1と電気的に接続されている。また、インダクタL1の一端(インダクタL1と第2コンデンサC2との接続点)は、電力変換回路2における出力コンデンサCoの低電位側の端子と電気的に接続されている。つまり、インダクタL1は、インダクタL21及び出力コンデンサCoと共に、一対の第2端子H21,H22間に電気的に直列接続されており、電力変換回路2における平滑フィルタを兼ねている。インダクタL21が高電位側の平滑フィルタであるのに対して、インダクタL1は、低電位側の平滑フィルタである。本実施形態では、インダクタL1とインダクタL21とは、互いに同じ大きさのインダクタンス(例えば500μH)であるが、互いに異なる大きさのインダクタンスであってもよい。   The inductor L1 has one end electrically connected to the second capacitor C2 and the other end electrically connected to the first capacitor C1. Further, one end of the inductor L1 (the connection point between the inductor L1 and the second capacitor C2) is electrically connected to the low potential side terminal of the output capacitor Co in the power conversion circuit 2. That is, the inductor L1 is electrically connected in series between the pair of second terminals H21 and H22 together with the inductor L21 and the output capacitor Co, and also serves as a smoothing filter in the power conversion circuit 2. The inductor L21 is a high potential side smoothing filter, while the inductor L1 is a low potential side smoothing filter. In the present embodiment, the inductor L1 and the inductor L21 have the same magnitude of inductance (for example, 500 μH), but may have different magnitudes of inductance.

第2スイッチング素子Q2は、インダクタL1と共に第2コンデンサC2の両端間に電気的に接続されている。つまり、第2コンデンサC2の放電経路に、第2スイッチング素子Q2とインダクタL1とが含まれている。   The second switching element Q2 is electrically connected between both ends of the second capacitor C2 together with the inductor L1. That is, the second switching element Q2 and the inductor L1 are included in the discharge path of the second capacitor C2.

第2スイッチング素子Q2は、デプレッション型のnチャネルMOSFETで構成されている。第2スイッチング素子Q2は、ドレインが第2コンデンサC2の一端(第2コンデンサC2と第1スイッチング素子Q1との接続点)と電気的に接続され、ソースがインダクタL1を介して第2コンデンサC2の他端と電気的に接続されている。   The second switching element Q2 is composed of a depletion type n-channel MOSFET. The second switching element Q2 has a drain electrically connected to one end of the second capacitor C2 (a connection point between the second capacitor C2 and the first switching element Q1), and a source of the second capacitor C2 via the inductor L1. It is electrically connected to the other end.

また、第1スイッチング素子Q1、第2スイッチング素子Q2は、それぞれ寄生ダイオードD1,D2を有している。寄生ダイオードD1,D2は、それぞれアノードがソースと電気的に接続され、カソードがドレインと電気的に接続されるように構成されている。   The first switching element Q1 and the second switching element Q2 have parasitic diodes D1 and D2, respectively. Each of the parasitic diodes D1 and D2 has an anode electrically connected to the source and a cathode electrically connected to the drain.

上記構成により、第1コンデンサC1の両端電圧Vc1の大きさをクランプ値とすれば、バス電圧Vbusがクランプ値を超えると、ダイオードD3がオン(導通状態)になり第1コンデンサC1に電流Id3が流れる。厳密には、第1コンデンサC1の両端電圧Vc1にダイオードD3の順方向降下電圧を加えた電圧がクランプ値になる。ただし、クランプ値に比べてダイオードD3の順方向降下電圧が十分に小さいため、ここでは、ダイオードD3の順方向降下電圧をゼロ、つまり第1コンデンサC1の両端電圧Vc1の大きさがクランプ値であるとして説明する。   With the above configuration, if the magnitude of the voltage Vc1 across the first capacitor C1 is set to the clamp value, when the bus voltage Vbus exceeds the clamp value, the diode D3 is turned on (conducting state), and the current Id3 flows to the first capacitor C1. Flowing. Strictly speaking, the voltage obtained by adding the forward drop voltage of the diode D3 to the voltage Vc1 across the first capacitor C1 becomes the clamp value. However, since the forward drop voltage of the diode D3 is sufficiently smaller than the clamp value, the forward drop voltage of the diode D3 is zero, that is, the magnitude of the voltage Vc1 across the first capacitor C1 is the clamp value. As described below.

第1コンデンサC1は、電力変換回路2から吸収した電気エネルギが蓄積される。第1コンデンサC1の両端間には、第1スイッチング素子Q1、第2コンデンサC2、及びインダクタL1の直列回路が電気的に接続されている。したがって、第1スイッチング素子Q1がオン状態になると、第1コンデンサC1、第1スイッチング素子Q1、第2コンデンサC2、及びインダクタL1を含む閉ループが形成される。この場合、第1コンデンサC1が放電し、第1コンデンサC1から第1スイッチング素子Q1、第2コンデンサC2、インダクタL1の順の経路に電流が流れる。この電流により、第2コンデンサC2が充電される。つまり、スナバ回路3では、電力変換回路2から吸収した電気エネルギが、第1コンデンサC1及び第2コンデンサC2に蓄積される。第2コンデンサC2の両端電圧Vc2は、第1コンデンサC1の両端電圧Vc1を降圧した電圧となる。   The electric energy absorbed from the power conversion circuit 2 is stored in the first capacitor C1. A series circuit of the first switching element Q1, the second capacitor C2, and the inductor L1 is electrically connected between both ends of the first capacitor C1. Therefore, when the first switching element Q1 is turned on, a closed loop including the first capacitor C1, the first switching element Q1, the second capacitor C2, and the inductor L1 is formed. In this case, the first capacitor C1 is discharged, and a current flows from the first capacitor C1 to the first switching element Q1, the second capacitor C2, and the inductor L1 in this order. The second capacitor C2 is charged by this current. That is, in the snubber circuit 3, the electric energy absorbed from the power conversion circuit 2 is stored in the first capacitor C1 and the second capacitor C2. The voltage Vc2 across the second capacitor C2 is a voltage obtained by stepping down the voltage Vc1 across the first capacitor C1.

第2コンデンサC2の両端間には、第2スイッチング素子Q2、及びインダクタL1の直列回路が電気的に接続されている。したがって、第2スイッチング素子Q2がオン状態になると、第2コンデンサC2、第2スイッチング素子Q2、及びインダクタL1を含む閉ループが形成される。この場合、第2コンデンサC2が放電し、第2コンデンサC2から第2スイッチング素子Q2、インダクタL1の順の経路に電流が流れる。   A series circuit of the second switching element Q2 and the inductor L1 is electrically connected between both ends of the second capacitor C2. Therefore, when the second switching element Q2 is turned on, a closed loop including the second capacitor C2, the second switching element Q2, and the inductor L1 is formed. In this case, the second capacitor C2 is discharged, and a current flows from the second capacitor C2 to the second switching element Q2 and the inductor L1 in this order.

つまり、インダクタL1に対して、第1コンデンサC1の放電電流が流れる向きと、第2コンデンサC2の放電電流が流れる向きとが、互いに逆向きとなる。第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2を含む切替回路31は、第1スイッチング素子Q1、及び第2スイッチング素子Q2がオン/オフすることにより、インダクタL1に流れる電流の向きを切り替える。切替回路31では、第1スイッチング素子Q1と第2スイッチング素子Q2とが交互にオンすることにより、インダクタL1に流れる電流の向きを周期的に切り替える。第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2は、それぞれ制御回路4からの駆動信号S1,S2によってオン/オフが個別に制御される。   That is, the direction in which the discharge current of the first capacitor C1 flows and the direction in which the discharge current of the second capacitor C2 flows in the inductor L1 are opposite to each other. The switching circuit 31 including the first switching element Q1 and the second switching element Q2 switches the direction of the current flowing through the inductor L1 by turning on / off the first switching element Q1 and the second switching element Q2. In the switching circuit 31, the first switching element Q1 and the second switching element Q2 are alternately turned on to periodically switch the direction of the current flowing through the inductor L1. On / off of the first switching element Q1 and the second switching element Q2 are individually controlled by drive signals S1 and S2 from the control circuit 4.

(2.4)制御回路
制御回路4は、プロセッサ及びメモリを有するマイクロコンピュータで構成されている。つまり、制御回路4は、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムで実現されている。そして、プロセッサが適宜のプログラムを実行することにより、コンピュータシステムが制御回路4として機能する。プログラムは、メモリに予め記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。
(2.4) Control Circuit The control circuit 4 is composed of a microcomputer having a processor and a memory. That is, the control circuit 4 is realized by a computer system having a processor and a memory. Then, the computer system functions as the control circuit 4 by the processor executing an appropriate program. The program may be pre-recorded in the memory, or may be provided through an electric communication line such as the Internet or in a non-transitory recording medium such as a memory card.

制御回路4は、電力変換回路2、及びスナバ回路3を制御するように構成されている。具体的には、制御回路4は、電力変換回路2に対しては、スイッチング素子Q11〜Q14をそれぞれ駆動する駆動信号S11〜S14を出力する。また、制御回路4は、スナバ回路3に対しては、第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2をそれぞれ駆動する駆動信号S1,S2を出力する。   The control circuit 4 is configured to control the power conversion circuit 2 and the snubber circuit 3. Specifically, the control circuit 4 outputs to the power conversion circuit 2 drive signals S11 to S14 for driving the switching elements Q11 to Q14, respectively. Further, the control circuit 4 outputs drive signals S1 and S2 to the snubber circuit 3, which drive the first switching element Q1 and the second switching element Q2, respectively.

なお、本実施形態では、1つの制御回路4が、電力変換回路2及びスナバ回路3の両方を制御しているが、電力変換回路2を制御する制御回路と、スナバ回路3を制御する制御回路とに分かれていてもよい。また、制御回路4は、電源回路20を更に制御するように構成されていてもよい。   In the present embodiment, one control circuit 4 controls both the power conversion circuit 2 and the snubber circuit 3, but the control circuit controlling the power conversion circuit 2 and the control circuit controlling the snubber circuit 3 are controlled. It may be divided into and. Further, the control circuit 4 may be configured to further control the power supply circuit 20.

(3)動作例
(3.1)電力変換回路の動作
以下に、電力変換回路2の動作について、図2を参照して説明する。図2は、横軸を時間軸とした、電力変換回路2の動作波形図である。図2では、上から1番目の段に、入力電圧Viを示している。図2では、上から2番目の段に、スイッチング素子Q11,Q14のオン/オフを示し、上から3番目の段に、スイッチング素子Q12,Q13のオン/オフを示している。図2では、上から4番目の段に、バス電圧Vbus、及び出力電圧Voを示している。
(3) Operation example (3.1) Operation of power conversion circuit The operation of the power conversion circuit 2 will be described below with reference to FIG. 2. FIG. 2 is an operation waveform diagram of the power conversion circuit 2 with the horizontal axis as the time axis. In FIG. 2, the input voltage Vi is shown in the first stage from the top. In FIG. 2, switching elements Q11 and Q14 are turned on / off in the second stage from the top, and switching elements Q12 and Q13 are turned on / off in the third stage from the top. In FIG. 2, the bus voltage Vbus and the output voltage Vo are shown at the fourth stage from the top.

トランス21の一次巻線L11には、電源回路20から交流電圧が印加される。トランス21の一次巻線L11と二次巻線L12とは磁気的に結合されており、二次巻線L12の両端には、一次巻線L11と二次巻線L12との巻数比に応じた電圧値の交流電圧(入力電圧Vi)が発生する。入力電圧Viは、一次巻線L11に印加される交流電圧と同位相の交流電圧である。本実施形態では、電源回路20が出力する交流電圧が矩形波(疑似正弦波)であるため、入力電圧Viも矩形波となる。   An AC voltage is applied from the power supply circuit 20 to the primary winding L11 of the transformer 21. The primary winding L11 and the secondary winding L12 of the transformer 21 are magnetically coupled to each other, and both ends of the secondary winding L12 correspond to the winding ratio of the primary winding L11 and the secondary winding L12. An alternating voltage having a voltage value (input voltage Vi) is generated. The input voltage Vi is an AC voltage having the same phase as the AC voltage applied to the primary winding L11. In the present embodiment, the AC voltage output from the power supply circuit 20 is a rectangular wave (pseudo sine wave), so the input voltage Vi is also a rectangular wave.

制御回路4は、電源回路20の出力電圧(入力電圧Vi)に同期して、スイッチング素子Q11〜Q14を駆動する駆動信号S11〜S14を出力する。具体的には、制御回路4は、入力電圧Viの極性が「正」である場合、スイッチング素子Q11,Q14がオンし、スイッチング素子Q12,Q13がオフするように駆動信号S11〜S14を出力する。制御回路4は、入力電圧Viの極性が「負」である場合、スイッチング素子Q12,Q13がオン、スイッチング素子Q11,Q14がオフするように駆動信号S11〜S14を出力する。また、制御回路4は、入力電圧Viの電圧値がゼロである場合、スイッチング素子Q11〜Q14がオフするように駆動信号S11〜S14を出力する。   The control circuit 4 outputs drive signals S11 to S14 for driving the switching elements Q11 to Q14 in synchronization with the output voltage (input voltage Vi) of the power supply circuit 20. Specifically, when the polarity of the input voltage Vi is “positive”, the control circuit 4 outputs the drive signals S11 to S14 so that the switching elements Q11 and Q14 turn on and the switching elements Q12 and Q13 turn off. .. When the polarity of the input voltage Vi is “negative”, the control circuit 4 outputs the drive signals S11 to S14 so that the switching elements Q12 and Q13 are turned on and the switching elements Q11 and Q14 are turned off. Further, when the voltage value of the input voltage Vi is zero, the control circuit 4 outputs the drive signals S11 to S14 so that the switching elements Q11 to Q14 are turned off.

これにより、整流回路22の一対の出力端である一対の第2端子H21,H22間に、入力電圧Viを全波整流したバス電圧Vbusが生成される。負荷5には、インダクタL21、出力コンデンサCo、及びスナバ回路3のインダクタL1によってバス電圧Vbusを平滑した直流の出力電圧Voが出力される。   As a result, the bus voltage Vbus obtained by full-wave rectifying the input voltage Vi is generated between the pair of second terminals H21 and H22 which are the pair of output terminals of the rectifier circuit 22. A DC output voltage Vo obtained by smoothing the bus voltage Vbus by the inductor L21, the output capacitor Co, and the inductor L1 of the snubber circuit 3 is output to the load 5.

出力電圧Voは、バス電圧Vbusを平均した電圧となる。具体的には、入力電圧Viの極性が「正」又は「負」であるときの電圧値の絶対値をviとする。バス電圧Vbusの周期をT1とする。スイッチング素子Q11,Q14の組、又はスイッチング素子Q12,Q13の組がオンしている期間(オン期間)をTon1とする。バス電圧Vbusのデューティ比をDr1とする。バス電圧Vbusのデューティ比Dr1は、バス電圧Vbusの周期T1に対するオン期間Ton1の比率であり、Ton1/T1で表される。出力電圧Voの電圧値は、vi×Dr1となる。   The output voltage Vo is a voltage obtained by averaging the bus voltage Vbus. Specifically, the absolute value of the voltage value when the polarity of the input voltage Vi is “positive” or “negative” is vi. The cycle of the bus voltage Vbus is T1. A period in which the pair of switching elements Q11 and Q14 or the pair of switching elements Q12 and Q13 is on (on period) is Ton1. The duty ratio of the bus voltage Vbus is Dr1. The duty ratio Dr1 of the bus voltage Vbus is a ratio of the on period Ton1 to the cycle T1 of the bus voltage Vbus, and is represented by Ton1 / T1. The voltage value of the output voltage Vo is vi × Dr1.

(3.2)スナバ回路の動作
次に、スナバ回路3の動作について、図1、図3を参照して説明する。図3は、横軸を時間軸とした、電力変換回路2及びスナバ回路3の動作波形図である。図3では、上から1番目の段に、バス電圧Vbus、出力電圧Vo、及び第1コンデンサC1の両端電圧Vc1を示している。図3では、上から2番目の段に、スイッチング素子Q11〜Q14のオン/オフを示し、上から3番目の段に、第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2のオン/オフを示している。図3では、上から4番目の段に、ダイオードD3に流れる電流Id3を示し、上から5番目の段に、第2コンデンサC2の両端電圧Vc2、インダクタL21の両端電圧VL21、インダクタL1の両端電圧VL1を示している。図3では、上から6番目の段に、第2コンデンサC2に流れる電流Ic2を示し、上から7番目の段に、電力変換回路2(電源回路20)が流す第1リップル電流Ir1、スナバ回路3が流す第2リップル電流Ir2、及び出力コンデンサCoに流れる電流Icoを示している。なお、図3における電流、及び電圧の極性は、図1に記載した矢印の向きを「正」としている。
(3.2) Operation of Snubber Circuit Next, the operation of the snubber circuit 3 will be described with reference to FIGS. 1 and 3. FIG. 3 is an operation waveform diagram of the power conversion circuit 2 and the snubber circuit 3 with the horizontal axis as the time axis. In FIG. 3, the bus voltage Vbus, the output voltage Vo, and the voltage Vc1 across the first capacitor C1 are shown in the first stage from the top. In FIG. 3, the second stage from the top shows ON / OFF of the switching elements Q11 to Q14, and the third stage from the top shows ON / OFF of the first switching element Q1 and the second switching element Q2. There is. In FIG. 3, the fourth stage from the top shows the current Id3 flowing through the diode D3, and the fifth stage from the top shows the voltage Vc2 across the second capacitor C2, the voltage VL21 across the inductor L21, and the voltage across the inductor L1. VL1 is shown. In FIG. 3, the sixth stage from the top shows the current Ic2 flowing through the second capacitor C2, and the seventh stage from the top shows the first ripple current Ir1 and the snubber circuit flowing through the power conversion circuit 2 (power supply circuit 20). 3 shows the second ripple current Ir2 flowing by 3 and the current Ico flowing through the output capacitor Co. In addition, regarding the polarities of the current and the voltage in FIG. 3, the direction of the arrow described in FIG. 1 is “positive”.

(3.2.1)クランプ動作
まず、スナバ回路3のクランプ動作について説明する。
(3.2.1) Clamp Operation First, the clamp operation of the snubber circuit 3 will be described.

上述した電力変換回路2の動作に伴って、バス電圧Vbusにサージが生じることがある。トランス21の二次巻線L12には、整流回路22のスイッチング素子Q11〜Q14が電気的に接続されている。そのため、二次巻線L12の漏れインダクタンスと、スイッチング素子Q11〜Q14それぞれの寄生容量とで直列共振回路が構成される。したがって、スイッチング素子Q11〜Q14のスイッチング動作時に、バス電圧Vbusにサージ電圧が重畳する可能性がある。   A surge may occur in the bus voltage Vbus due to the operation of the power conversion circuit 2 described above. The switching elements Q11 to Q14 of the rectifier circuit 22 are electrically connected to the secondary winding L12 of the transformer 21. Therefore, the series resonance circuit is configured by the leakage inductance of the secondary winding L12 and the parasitic capacitances of the switching elements Q11 to Q14. Therefore, during the switching operation of the switching elements Q11 to Q14, the surge voltage may be superimposed on the bus voltage Vbus.

スナバ回路3は、バス電圧Vbusにサージ電圧が生じた場合、電力変換回路2から電気エネルギを吸収することにより、バス電圧Vbusをクランプ値(第1コンデンサC1の両端電圧Vc1の電圧値)にクランプする。すなわち、バス電圧Vbusにサージ電圧が生じて電圧値がクランプ値(電圧Vc1の電圧値)を超えれば、ダイオードD3がオンする。このとき、電気エネルギの吸収に伴って、ダイオードD3にパルス状の電流Id3が流れる(図3参照)。したがって、スナバ回路3は、バス電圧Vbusの大きさがクランプ値(電圧Vc1の電圧値)を超えると、電力変換回路2からクランプ値を超える分の電気エネルギを引き抜いて、この電気エネルギを第1コンデンサC1に蓄積することができる。よって、バス電圧Vbusにサージ電圧が生じても、バス電圧Vbusの最大値は、クランプ値に抑制される。   When a surge voltage occurs in the bus voltage Vbus, the snubber circuit 3 absorbs electric energy from the power conversion circuit 2 to clamp the bus voltage Vbus to a clamp value (voltage value of the voltage Vc1 across the first capacitor C1). To do. That is, when a surge voltage occurs in the bus voltage Vbus and the voltage value exceeds the clamp value (voltage value of the voltage Vc1), the diode D3 is turned on. At this time, a pulsed current Id3 flows through the diode D3 as the electric energy is absorbed (see FIG. 3). Therefore, when the magnitude of the bus voltage Vbus exceeds the clamp value (voltage value of the voltage Vc1), the snubber circuit 3 extracts from the power conversion circuit 2 the electric energy for the amount exceeding the clamp value and outputs the electric energy as the first value. It can be stored in the capacitor C1. Therefore, even if a surge voltage occurs in the bus voltage Vbus, the maximum value of the bus voltage Vbus is suppressed to the clamp value.

(3.2.2)回生動作
次に、スナバ回路3の回生動作について説明する。ここでは、電力変換回路2が電流連続モードで動作しているとする。
(3.2.2) Regenerative Operation Next, the regenerative operation of the snubber circuit 3 will be described. Here, it is assumed that the power conversion circuit 2 is operating in the continuous current mode.

スナバ回路3は、電力変換回路2から吸収した電気エネルギをインダクタL1に供給することにより、インダクタL1を電源とみなして電力変換回路2、又は負荷5に電気エネルギを回生する。さらに、スナバ回路3は、出力コンデンサCoに流れるリップル電流を低減させるように、電力変換回路2又は負荷5に電気エネルギを回生させる。   The snubber circuit 3 supplies the electrical energy absorbed from the power conversion circuit 2 to the inductor L1 to treat the inductor L1 as a power source and regenerate the electrical energy to the power conversion circuit 2 or the load 5. Further, the snubber circuit 3 regenerates electric energy in the power conversion circuit 2 or the load 5 so as to reduce the ripple current flowing in the output capacitor Co.

スナバ回路3は、回生動作において4つの動作モード(第1モード〜第4モード)を有している。第1モードでは、第1スイッチング素子Q1がオンし、第2スイッチング素子Q2がオフする。第2モード及び第4モードでは、第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2がオフする。第3モードでは、第1スイッチング素子Q1がオフし、第2スイッチング素子Q2がオンする。   The snubber circuit 3 has four operation modes (first mode to fourth mode) in the regenerative operation. In the first mode, the first switching element Q1 turns on and the second switching element Q2 turns off. In the second mode and the fourth mode, the first switching element Q1 and the second switching element Q2 are turned off. In the third mode, the first switching element Q1 is turned off and the second switching element Q2 is turned on.

スナバ回路3は、バス電圧Vbusに同期して動作モードを切り替える。言い換えれば、切替回路31は、整流回路22の出力電圧(バス電圧Vbus)に同期して、第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2がオン/オフする。スナバ回路3は、バス電圧Vbusの電圧値がviである期間、つまり整流回路22のスイッチング素子Q11,Q14の組、又はスイッチング素子Q12,Q13の組がオンしているオン期間Ton1に、第1モード及び第2モードで動作する。スナバ回路3は、バス電圧Vbusの電圧値がゼロである期間、つまり整流回路22のスイッチング素子Q11〜Q14がオフしているオフ期間Toff1に第3モード及び第4モードで動作する。図3において、期間T11が、スナバ回路3が第1モードで動作している期間であり、期間T12が、スナバ回路3が第2モードで動作している期間であり、期間T13が、スナバ回路3が第3モードで動作している期間であり、期間T14が、スナバ回路3が第4モードで動作している期間である。つまり、第2モードである期間T12、及び第4モードである期間T14は、第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2がオフしているデッドタイムTdである。   The snubber circuit 3 switches the operation mode in synchronization with the bus voltage Vbus. In other words, in the switching circuit 31, the first switching element Q1 and the second switching element Q2 are turned on / off in synchronization with the output voltage (bus voltage Vbus) of the rectifier circuit 22. The snubber circuit 3 has the first value during the ON period Ton1 in which the bus voltage Vbus has a voltage value of vi, that is, the set of switching elements Q11 and Q14 of the rectifier circuit 22 or the set of switching elements Q12 and Q13 is ON. Mode and the second mode. The snubber circuit 3 operates in the third mode and the fourth mode in a period in which the voltage value of the bus voltage Vbus is zero, that is, in an off period Toff1 in which the switching elements Q11 to Q14 of the rectifier circuit 22 are off. In FIG. 3, a period T11 is a period in which the snubber circuit 3 is operating in the first mode, a period T12 is a period in which the snubber circuit 3 is operating in the second mode, and a period T13 is a snubber circuit. 3 is a period in which the snubber circuit 3 is operating in the third mode, and a period T14 is a period in which the snubber circuit 3 is operating in the fourth mode. That is, the period T12 in the second mode and the period T14 in the fourth mode are dead times Td during which the first switching element Q1 and the second switching element Q2 are off.

以下、第1モード〜第4モードについて、図4〜図7を参照して説明する。なお、図4〜図7に記載されている各矢印は、その動作モード時における電流又は電圧の極性を表している。   Hereinafter, the first mode to the fourth mode will be described with reference to FIGS. 4 to 7. Each arrow shown in FIGS. 4 to 7 represents the polarity of current or voltage in the operation mode.

・第1モード
図4は、スナバ回路3が第1モードである場合における、スナバ回路3及び電力変換回路2の等価回路である。第1モードは、整流回路22のスイッチング素子Q11,Q14(又はQ12,Q13)がオンしているオン期間Ton1に実行されるため、バス電圧Vbusの電圧値がviで一定である。そのため、図4では、電源回路20、トランス21、及び整流回路22をまとめて、直流電圧を出力する電源E1として記載している。
First Mode FIG. 4 is an equivalent circuit of the snubber circuit 3 and the power conversion circuit 2 when the snubber circuit 3 is in the first mode. Since the first mode is executed during the on period Ton1 in which the switching elements Q11, Q14 (or Q12, Q13) of the rectifier circuit 22 are on, the voltage value of the bus voltage Vbus is constant at vi. Therefore, in FIG. 4, the power supply circuit 20, the transformer 21, and the rectifier circuit 22 are collectively shown as a power supply E1 that outputs a DC voltage.

第1モードは、後述する第4モードの後に実行される。第1モードでは、オン期間Ton1において、第1スイッチング素子Q1がオンし、第2スイッチング素子Q2がオフしている。具体的には、制御回路4は、スイッチング素子Q11,Q14(又はQ12,Q13)のオンに同期させて、第1スイッチング素子Q1をオンする。これにより、整流回路22の出力電圧(バス電圧Vbus)の立ち上がりに同期して、第1スイッチング素子Q1がオンする。   The first mode is executed after the fourth mode described later. In the first mode, the first switching element Q1 is turned on and the second switching element Q2 is turned off in the on period Ton1. Specifically, the control circuit 4 turns on the first switching element Q1 in synchronization with turning on of the switching elements Q11 and Q14 (or Q12 and Q13). As a result, the first switching element Q1 is turned on in synchronization with the rising of the output voltage (bus voltage Vbus) of the rectifier circuit 22.

第1スイッチング素子Q1がオンすることにより、第1コンデンサC1、第2コンデンサC2、及びインダクタL1を含む閉ループが形成される。   When the first switching element Q1 is turned on, a closed loop including the first capacitor C1, the second capacitor C2, and the inductor L1 is formed.

そして、第1コンデンサC1が供給源として、第2コンデンサC2及びインダクタL1に電流Ic2が流れる。この電流Ic2により、第2コンデンサC2が充電される。第2コンデンサC2の両端電圧Vc2は、第1コンデンサC1の両端電圧Vc1よりも低くなる。具体的には、第1スイッチング素子Q1のデューティ比をDr2とする。第1スイッチング素子Q1のデューティ比Dr2は、バス電圧Vbusの周期T1に対する第1スイッチング素子Q1のオン期間(期間T11)の比率であり、T11/T1で表される。第2コンデンサC2の両端電圧Vc2は、Vc1×Dr2で表される。第2コンデンサC2の両端電圧Vc2を、第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2がオフしているデッドタイムTdを用いて表すと、以下の通りとなる。第2コンデンサC2の両端電圧Vc2は、(Dr1−Td/T1)Vc1となる。   Then, the current Ic2 flows through the second capacitor C2 and the inductor L1 with the first capacitor C1 as a supply source. The current Ic2 charges the second capacitor C2. The voltage Vc2 across the second capacitor C2 is lower than the voltage Vc1 across the first capacitor C1. Specifically, the duty ratio of the first switching element Q1 is Dr2. The duty ratio Dr2 of the first switching element Q1 is the ratio of the ON period (period T11) of the first switching element Q1 to the cycle T1 of the bus voltage Vbus, and is represented by T11 / T1. The voltage Vc2 across the second capacitor C2 is represented by Vc1 × Dr2. The voltage Vc2 across the second capacitor C2 is expressed as follows using the dead time Td during which the first switching element Q1 and the second switching element Q2 are off. The voltage Vc2 across the second capacitor C2 is (Dr1-Td / T1) Vc1.

第1モードでは、インダクタL1には、インダクタL1と第2コンデンサC2との接続点から、インダクタL1と第1コンデンサC1との接続点に向かう向きの電流が流れる。   In the first mode, a current flows in the inductor L1 from the connection point between the inductor L1 and the second capacitor C2 toward the connection point between the inductor L1 and the first capacitor C1.

また、第1モードでは、インダクタL1の両端電圧VL1は、第1コンデンサC1の両端電圧Vc1から、第2コンデンサC2の両端電圧Vc2を差し引いた電圧(Vc1−Vc2)となる。第2コンデンサC2の両端電圧Vc2は、第1コンデンサC1の両端電圧Vc1を降圧した電圧である。したがって、インダクタL1の両端電圧VL1は、インダクタL1と第1コンデンサC1との接続点が低電位側、インダクタL1と第2コンデンサC2との接続点が高電位側となる。   In the first mode, the voltage VL1 across the inductor L1 is a voltage (Vc1-Vc2) obtained by subtracting the voltage Vc2 across the second capacitor C2 from the voltage Vc1 across the first capacitor C1. The voltage Vc2 across the second capacitor C2 is a voltage obtained by stepping down the voltage Vc1 across the first capacitor C1. Therefore, in the voltage VL1 across the inductor L1, the connection point between the inductor L1 and the first capacitor C1 is on the low potential side, and the connection point between the inductor L1 and the second capacitor C2 is on the high potential side.

第1モードにおけるインダクタL21の両端電圧VL21は、インダクタL1の両端電圧VL1と、バス電圧Vbusと、出力電圧Voとによって求まる。具体的には、インダクタL21の両端電圧VL21は、VL1−(Vbus−Vo)で求まる。ここでは、インダクタL21の両端電圧VL21の極性が、インダクタL21と出力コンデンサCoとの接続点が「正」として計算している。第1モードでは、インダクタL1の両端電圧VL1は、Vc1−Vc2である。第2コンデンサC2の両端電圧Vc2は、(Dr1−Td/T1)Vc1である。また、出力電圧Voは、Dr1×Vbusである。したがって、インダクタL21の両端電圧VL21は、下記の数1で求まる。   The voltage VL21 across the inductor L21 in the first mode is determined by the voltage VL1 across the inductor L1, the bus voltage Vbus, and the output voltage Vo. Specifically, the voltage VL21 across the inductor L21 is obtained by VL1- (Vbus-Vo). Here, the polarity of the voltage VL21 across the inductor L21 is calculated assuming that the connection point between the inductor L21 and the output capacitor Co is “positive”. In the first mode, the voltage VL1 across the inductor L1 is Vc1-Vc2. The voltage Vc2 across the second capacitor C2 is (Dr1-Td / T1) Vc1. The output voltage Vo is Dr1 × Vbus. Therefore, the voltage VL21 across the inductor L21 is obtained by the following equation 1.

Figure 2020072586
Figure 2020072586

第1コンデンサC1の両端電圧Vc1は、バス電圧Vbusにサージ電圧を足し合わせた電圧である。したがって、(Vc1−Vbus)が正となるので、上記数1で求まるインダクタL21の両端電圧VL21が「正」となる。つまり、インダクタL21の両端電圧VL21は、インダクタL21と出力コンデンサCoとの接続点が高電位側となる。   The voltage Vc1 across the first capacitor C1 is the sum of the bus voltage Vbus and the surge voltage. Therefore, since (Vc1-Vbus) becomes positive, the voltage VL21 across the inductor L21 obtained by the above equation 1 becomes "positive". That is, in the voltage VL21 across the inductor L21, the connection point between the inductor L21 and the output capacitor Co is on the high potential side.

インダクタL1の両端電圧VL1により、出力コンデンサCoに第2リップル電流Ir2が流れる。両端電圧VL1は、インダクタL1と出力コンデンサCoとの接続点が高電位側である。そのため、第2リップル電流Ir2は、出力コンデンサCoを放電する向きに流れる。また、第1モードでは、整流回路22におけるスイッチング素子Q11,Q14の組、又はスイッチング素子Q12,Q13の組がオンしている。そのため、第2リップル電流Ir2がトランス21の二次巻線L12を流れ、一次巻線L11を介して電源回路20に電気エネルギが伝達される。   The second ripple current Ir2 flows through the output capacitor Co due to the voltage VL1 across the inductor L1. Regarding the both-end voltage VL1, the connection point between the inductor L1 and the output capacitor Co is on the high potential side. Therefore, the second ripple current Ir2 flows in the direction in which the output capacitor Co is discharged. In the first mode, the set of switching elements Q11 and Q14 or the set of switching elements Q12 and Q13 in the rectifier circuit 22 is on. Therefore, the second ripple current Ir2 flows through the secondary winding L12 of the transformer 21, and the electric energy is transmitted to the power supply circuit 20 via the primary winding L11.

つまり、第1モードでは、スナバ回路3は、電力変換回路2から吸収した電気エネルギを、インダクタL1を電源として電力変換回路2(電源E1)に回生している。これにより、スナバ回路3が電力変換回路2から吸収した電気エネルギを、抵抗等で消費する構成に比べて、電力変換回路2の電力損失を低減することができる。   That is, in the first mode, the snubber circuit 3 regenerates the electric energy absorbed from the power conversion circuit 2 to the power conversion circuit 2 (power supply E1) using the inductor L1 as a power supply. As a result, the power loss of the power conversion circuit 2 can be reduced as compared with the configuration in which the snubber circuit 3 consumes the electric energy absorbed from the power conversion circuit 2 by a resistor or the like.

このとき、出力コンデンサCoには、電源E1が流す第1リップル電流Ir1と、スナバ回路3が流す第2リップル電流Ir2とを足し合わせた電流Icoが流れる。出力コンデンサCoに流れる電流Icoは、スナバ回路3から電力変換回路2に回生される回生電流である。スナバ回路3から電力変換回路2に回生される回生電力は、インダクタL1の両端電圧VL1と回生電流(電流Ico)とを乗算することにより求まる(VL1×Ico)。   At this time, a current Ico, which is the sum of the first ripple current Ir1 flowing from the power source E1 and the second ripple current Ir2 flowing from the snubber circuit 3, flows through the output capacitor Co. The current Ico flowing through the output capacitor Co is a regenerative current regenerated from the snubber circuit 3 to the power conversion circuit 2. The regenerative power regenerated from the snubber circuit 3 to the power conversion circuit 2 is obtained by multiplying the voltage VL1 across the inductor L1 and the regenerative current (current Ico) (VL1 × Ico).

・第2モード
図5は、スナバ回路3が第2モードである場合における、スナバ回路3及び電力変換回路2の等価回路である。第2モードは、整流回路22のスイッチング素子Q11,Q14(又はQ12,Q13)がオンしているオン期間Ton1に実行されるため、バス電圧Vbusの電圧値がviで一定である。そのため、図5では、電源回路20、トランス21、及び整流回路22をまとめて、直流電圧を出力する電源E1として記載している。
-Second Mode FIG. 5 is an equivalent circuit of the snubber circuit 3 and the power conversion circuit 2 when the snubber circuit 3 is in the second mode. The second mode is executed during the on period Ton1 in which the switching elements Q11, Q14 (or Q12, Q13) of the rectifier circuit 22 are on, so the voltage value of the bus voltage Vbus is constant at vi. Therefore, in FIG. 5, the power supply circuit 20, the transformer 21, and the rectifier circuit 22 are collectively shown as a power supply E1 that outputs a DC voltage.

第2モードでは、第1モードの後に実行され、第1モードの状態から第1スイッチング素子Q1がオフする。具体的には、制御回路4は、所定の期間T11(<オン期間Ton1)、第1スイッチング素子Q1をオンした後、第1スイッチング素子Q1をオフする。   The second mode is executed after the first mode, and the first switching element Q1 is turned off from the state of the first mode. Specifically, the control circuit 4 turns on the first switching element Q1 after turning on the first switching element Q1 for a predetermined period T11 (<ON period Ton1).

第1スイッチング素子Q1がオフすることにより、第1コンデンサC1からインダクタL1への電流供給が停止する。これにより、インダクタL1の両端電圧VL1の極性が反転し、インダクタL1と第2コンデンサC2との接続点が低電位側となる。   When the first switching element Q1 is turned off, the current supply from the first capacitor C1 to the inductor L1 is stopped. As a result, the polarity of the voltage VL1 across the inductor L1 is inverted, and the connection point between the inductor L1 and the second capacitor C2 is on the low potential side.

インダクタL1の両端電圧VL1により、第2スイッチング素子Q2の寄生ダイオードD2を介して第2コンデンサC2を充電する向きに電流Ic2が流れる。このとき、インダクタL1の両端電圧VL1の大きさは、第2コンデンサC2の両端電圧Vc2と同じ大きさである。なお、ここでは、寄生ダイオードD2の順方向降下電圧は、両端電圧Vc2に比べて十分に小さいため無視している。   Due to the voltage VL1 across the inductor L1, the current Ic2 flows in the direction of charging the second capacitor C2 via the parasitic diode D2 of the second switching element Q2. At this time, the voltage VL1 across the inductor L1 is the same as the voltage Vc2 across the second capacitor C2. Note that the forward drop voltage of the parasitic diode D2 is neglected here because it is sufficiently smaller than the both-end voltage Vc2.

第2モードにおけるインダクタL21の両端電圧VL21は、インダクタL1の両端電圧VL1と、バス電圧Vbusと、出力電圧Voとによって求まる。具体的には、インダクタL21の両端電圧VL21は、−VL1−Vbus+Voで求まる。ここでは、インダクタL21の両端電圧VL21の極性が、インダクタL21と出力コンデンサCoとの接続点が「負」として計算している。インダクタL21の両端電圧VL21は、下記の数2で求まる。   The voltage VL21 across the inductor L21 in the second mode is determined by the voltage VL1 across the inductor L1, the bus voltage Vbus, and the output voltage Vo. Specifically, the voltage VL21 across the inductor L21 is obtained by -VL1-Vbus + Vo. Here, the polarity of the voltage VL21 across the inductor L21 is calculated assuming that the connection point between the inductor L21 and the output capacitor Co is “negative”. The voltage VL21 across the inductor L21 is calculated by the following equation 2.

Figure 2020072586
Figure 2020072586

第1コンデンサC1の両端電圧Vc1は、バス電圧Vbusにサージ電圧を足し合わせた電圧であるため、(Vc1−Vbus)が正となる。また、デッドタイムTdは、周期T1に比べて十分に小さい値である。したがって、上記数2で求まるインダクタL21の両端電圧VL21が「負」となる。つまり、インダクタL21の両端電圧VL21は、インダクタL21と出力コンデンサCoとの接続点が低電位側となる。   Since the voltage Vc1 across the first capacitor C1 is the sum of the bus voltage Vbus and the surge voltage, (Vc1-Vbus) is positive. The dead time Td is a value that is sufficiently smaller than the period T1. Therefore, the voltage VL21 across the inductor L21, which is obtained by the above equation 2, becomes "negative". That is, in the voltage VL21 across the inductor L21, the connection point between the inductor L21 and the output capacitor Co is on the low potential side.

インダクタL1の両端電圧VL1により、出力コンデンサCoに第2リップル電流Ir2が発生する。両端電圧VL1は、インダクタL1と出力コンデンサCoとの接続点が低電位側であるため、出力コンデンサCoを充電する向きに第2リップル電流Ir2が流れる。また、第2モードでは、整流回路22におけるスイッチング素子Q11,Q14の組、又はスイッチング素子Q12,Q13の組がオンしている。そのため、第2リップル電流Ir2は、スイッチング素子Q11,Q14の組、又はスイッチング素子Q12,Q13の組を介して、出力コンデンサCoに流れる。   The second ripple current Ir2 is generated in the output capacitor Co due to the voltage VL1 across the inductor L1. Since the connection point between the inductor L1 and the output capacitor Co is on the low potential side, the second end voltage VL1 causes the second ripple current Ir2 to flow in the direction in which the output capacitor Co is charged. In the second mode, the set of switching elements Q11 and Q14 or the set of switching elements Q12 and Q13 in the rectifier circuit 22 is on. Therefore, the second ripple current Ir2 flows to the output capacitor Co via the set of switching elements Q11 and Q14 or the set of switching elements Q12 and Q13.

つまり、第2モードでは、スナバ回路3は、電力変換回路2から吸収した電気エネルギを、インダクタL1を電源として負荷5に回生している。これにより、スナバ回路3が電力変換回路2から吸収した電気エネルギを、抵抗等で消費する構成に比べて、電力変換回路2の電力損失を低減することができる。   That is, in the second mode, the snubber circuit 3 regenerates the electric energy absorbed from the power conversion circuit 2 to the load 5 by using the inductor L1 as a power source. As a result, the power loss of the power conversion circuit 2 can be reduced as compared with the configuration in which the snubber circuit 3 consumes the electric energy absorbed from the power conversion circuit 2 by a resistor or the like.

また、第2モードにおいて、出力コンデンサCoに流れる電流Icoは、スナバ回路3から負荷5に回生される回生電流である。スナバ回路3から負荷5に回生される回生電力は、インダクタL1の両端電圧VL1と回生電流(電流Ico)とを乗算することにより求まる(VL1×Ico)。   In the second mode, the current Ico flowing through the output capacitor Co is the regenerative current regenerated from the snubber circuit 3 to the load 5. The regenerative power regenerated from the snubber circuit 3 to the load 5 is obtained by multiplying the voltage VL1 across the inductor L1 and the regenerative current (current Ico) (VL1 × Ico).

・第3モード
図6は、スナバ回路3が第3モードである場合における、スナバ回路3及び電力変換回路2の等価回路である。第3モードでは、整流回路22のスイッチング素子Q11〜Q14がオフしているオフ期間Toff1に実行される。そのため、図6では、スイッチング素子Q11〜Q14の寄生ダイオードD11〜D14をまとめてダイオードD10として記載している。
Third Mode FIG. 6 is an equivalent circuit of the snubber circuit 3 and the power conversion circuit 2 when the snubber circuit 3 is in the third mode. The third mode is executed during the off period Toff1 in which the switching elements Q11 to Q14 of the rectifier circuit 22 are off. Therefore, in FIG. 6, the parasitic diodes D11 to D14 of the switching elements Q11 to Q14 are collectively shown as the diode D10.

第3モードは、第2モードの後に実行される。第3モードでは、オフ期間Toff1において、第1スイッチング素子Q1がオフし、第2スイッチング素子Q2がオンしている。具体的には、制御回路4は、スイッチング素子Q11,Q14(又はQ12,Q13)のオフに同期させて、第2スイッチング素子Q2をオンする。これにより、整流回路22の出力電圧(バス電圧Vbus)の立下りに同期して、第2スイッチング素子Q2がオンする。   The third mode is executed after the second mode. In the third mode, in the off period Toff1, the first switching element Q1 is off and the second switching element Q2 is on. Specifically, the control circuit 4 turns on the second switching element Q2 in synchronization with turning off of the switching elements Q11 and Q14 (or Q12 and Q13). As a result, the second switching element Q2 is turned on in synchronization with the fall of the output voltage (bus voltage Vbus) of the rectifier circuit 22.

第2スイッチング素子Q2がオンすることにより、第2コンデンサC2、及びインダクタL1を含む閉ループが形成される。   When the second switching element Q2 is turned on, a closed loop including the second capacitor C2 and the inductor L1 is formed.

そして、第2コンデンサC2が供給源として、第2スイッチング素子Q2を介してインダクタL1に電流Ic2が流れる。つまり、第3モードでは、インダクタL1に第1モードの場合と逆向きの電流が流れる。インダクタL1の両端電圧VL1は、インダクタL1と第2コンデンサC2との接続点が低電位側となる。インダクタL1の両端電圧VL1の大きさは、第2コンデンサC2の両端電圧Vc2と同じ大きさである。   Then, the current Ic2 flows through the inductor L1 via the second switching element Q2 with the second capacitor C2 as a supply source. That is, in the third mode, a current flows in the inductor L1 in the opposite direction to that in the first mode. In the voltage VL1 across the inductor L1, the connection point between the inductor L1 and the second capacitor C2 is on the low potential side. The voltage VL1 across the inductor L1 is the same as the voltage Vc2 across the second capacitor C2.

第3モードにおけるインダクタL21の両端電圧VL21は、インダクタL1の両端電圧VL1と、出力電圧Voとによって求まる。具体的には、インダクタL21の両端電圧VL21は、−VL1+Voで求まる。ここでは、インダクタL21の両端電圧VL21の極性が、インダクタL21と出力コンデンサCoとの接続点が「負」として計算している。インダクタL21の両端電圧VL21は、下記の数3で求まる。   The voltage VL21 across the inductor L21 in the third mode is obtained by the voltage VL1 across the inductor L1 and the output voltage Vo. Specifically, the voltage VL21 across the inductor L21 is calculated by −VL1 + Vo. Here, the polarity of the voltage VL21 across the inductor L21 is calculated assuming that the connection point between the inductor L21 and the output capacitor Co is “negative”. The voltage VL21 across the inductor L21 is calculated by the following expression 3.

Figure 2020072586
Figure 2020072586

第1コンデンサC1の両端電圧Vc1は、バス電圧Vbusにサージ電圧を足し合わせた電圧であるため、(Vc1−Vbus)が正となる。また、デッドタイムTdは、周期T1に比べて十分に小さい値である。したがって、上記数3で求まるインダクタL21の両端電圧VL21が「負」となる。つまり、インダクタL21の両端電圧VL21は、インダクタL21と出力コンデンサCoとの接続点が低電位側となる。   Since the voltage Vc1 across the first capacitor C1 is the sum of the bus voltage Vbus and the surge voltage, (Vc1-Vbus) is positive. The dead time Td is a value that is sufficiently smaller than the period T1. Therefore, the voltage VL21 across the inductor L21, which is obtained by the above equation 3, becomes "negative". That is, in the voltage VL21 across the inductor L21, the connection point between the inductor L21 and the output capacitor Co is on the low potential side.

インダクタL1の両端電圧VL1により、出力コンデンサCoに第2リップル電流Ir2が流れる。両端電圧VL1は、インダクタL1と出力コンデンサCoとの接続点が低電位側であるため、第2リップル電流Ir2は、整流回路22のスイッチング素子Q11〜Q14の寄生ダイオードD11〜D14(図6ではダイオードD10)を介して、出力コンデンサCoを充電する向きに流れる。   The second ripple current Ir2 flows through the output capacitor Co due to the voltage VL1 across the inductor L1. Since the connection point between the inductor L1 and the output capacitor Co is on the low potential side in the voltage VL1 at the both ends, the second ripple current Ir2 is generated by the parasitic diodes D11 to D14 of the switching elements Q11 to Q14 of the rectifier circuit 22 (diodes in FIG. D10) and flows in a direction to charge the output capacitor Co.

つまり、第3モードでは、スナバ回路3は、電力変換回路2から吸収した電気エネルギを、インダクタL1を電源として負荷5に回生している。これにより、スナバ回路3が電力変換回路2から吸収した電気エネルギを、抵抗等で消費する構成に比べて、電力変換回路2の電力損失を低減することができる。   That is, in the third mode, the snubber circuit 3 regenerates the electric energy absorbed from the power conversion circuit 2 to the load 5 by using the inductor L1 as a power source. As a result, the power loss of the power conversion circuit 2 can be reduced as compared with the configuration in which the snubber circuit 3 consumes the electric energy absorbed from the power conversion circuit 2 by a resistor or the like.

また、第3モードにおいて、出力コンデンサCoに流れる電流Icoは、スナバ回路3から負荷5に回生される回生電流である。スナバ回路3から負荷5に回生される回生電力は、インダクタL1の両端電圧VL1と回生電流(電流Ico)とを乗算することにより求まる(VL1×Ico)。   In the third mode, the current Ico flowing through the output capacitor Co is a regenerative current regenerated from the snubber circuit 3 to the load 5. The regenerative power regenerated from the snubber circuit 3 to the load 5 is obtained by multiplying the voltage VL1 across the inductor L1 and the regenerative current (current Ico) (VL1 × Ico).

・第4モード
図7は、スナバ回路3が第4モードである場合における、スナバ回路3及び電力変換回路2の等価回路である。第4モードでは、整流回路22のスイッチング素子Q11〜Q14がオフしている。そのため、図6では、スイッチング素子Q11〜Q14の寄生ダイオードD11〜D14をまとめてダイオードD10として記載している。
Fourth Mode FIG. 7 is an equivalent circuit of the snubber circuit 3 and the power conversion circuit 2 when the snubber circuit 3 is in the fourth mode. In the fourth mode, the switching elements Q11 to Q14 of the rectifier circuit 22 are off. Therefore, in FIG. 6, the parasitic diodes D11 to D14 of the switching elements Q11 to Q14 are collectively shown as the diode D10.

第4モードは、第3モードの後に実行され、第3モードの状態から第2スイッチング素子Q2がオフする。具体的には、制御回路4は、所定の期間T13(<オフ期間Toff1)、第2スイッチング素子Q2をオンした後、第2スイッチング素子Q2をオフする。   The fourth mode is executed after the third mode, and the second switching element Q2 is turned off from the state of the third mode. Specifically, the control circuit 4 turns on the second switching element Q2 after turning on the second switching element Q2 for a predetermined period T13 (<off period Toff1).

第2スイッチング素子Q2がオフすることにより、第2コンデンサC2からインダクタL1への電流供給が停止する。これにより、インダクタL1の両端電圧VL1の極性が反転し、インダクタL1と第2コンデンサC2との接続点が高電位側となる。   When the second switching element Q2 is turned off, the current supply from the second capacitor C2 to the inductor L1 is stopped. As a result, the polarity of the voltage VL1 across the inductor L1 is inverted, and the connection point between the inductor L1 and the second capacitor C2 is on the high potential side.

インダクタL1の両端電圧VL1により、第2コンデンサC2、第1スイッチング素子Q1の寄生ダイオードD1を介して第1コンデンサC1を充電する向きに電流Ic2が流れる。インダクタL1の両端電圧VL1は、第1コンデンサC1の両端電圧Vc1から、第2コンデンサC2の両端電圧Vc2を差し引いた電圧(Vc1−Vc2)となる。なお、ここでは、寄生ダイオードD1の順方向降下電圧は、両端電圧Vc1,Vc2に比べて十分に小さいため無視している。   Due to the voltage VL1 across the inductor L1, a current Ic2 flows in a direction to charge the first capacitor C1 via the second capacitor C2 and the parasitic diode D1 of the first switching element Q1. The voltage VL1 across the inductor L1 is a voltage (Vc1-Vc2) obtained by subtracting the voltage Vc2 across the second capacitor C2 from the voltage Vc1 across the first capacitor C1. The forward drop voltage of the parasitic diode D1 is neglected here because it is sufficiently smaller than the both-end voltages Vc1 and Vc2.

第4モードにおけるインダクタL21の両端電圧VL21は、インダクタL1の両端電圧VL1と、出力電圧Voとによって求まる。具体的には、インダクタL21の両端電圧VL21は、VL1+Voで求まる。ここでは、インダクタL21の両端電圧VL21の極性が、インダクタL21と出力コンデンサCoとの接続点が「正」として計算している。インダクタL21の両端電圧VL21は、下記の数4で求まる。   The voltage VL21 across the inductor L21 in the fourth mode is determined by the voltage VL1 across the inductor L1 and the output voltage Vo. Specifically, the voltage VL21 across the inductor L21 is obtained by VL1 + Vo. Here, the polarity of the voltage VL21 across the inductor L21 is calculated assuming that the connection point between the inductor L21 and the output capacitor Co is “positive”. The voltage VL21 across the inductor L21 is calculated by the following equation 4.

Figure 2020072586
Figure 2020072586

また、インダクタL1の両端電圧VL1により、出力コンデンサCoに第2リップル電流Ir2が流れる。両端電圧VL1は、インダクタL1と出力コンデンサCoとの接続点が高電位側である。そのため、第2リップル電流Ir2は、出力コンデンサCoを放電する向きに流れる。   Further, the second ripple current Ir2 flows through the output capacitor Co due to the voltage VL1 across the inductor L1. Regarding the both-end voltage VL1, the connection point between the inductor L1 and the output capacitor Co is on the high potential side. Therefore, the second ripple current Ir2 flows in the direction in which the output capacitor Co is discharged.

上述した第1〜第4モードにおいて、スナバ回路3による回生電力の大きさは、負荷5の大きさ(出力電流Ioの大きさ)に関わらず、ほぼ一定である。負荷5が無負荷(出力電流Ioがゼロ)である場合、回生電流の全てが電力変換回路2(電源回路20)に流れる。負荷5が軽負荷(例えば出力電流Ioが15A)である場合、回生電流が電力変換回路2(電源回路20)と負荷5との両方に流れる。また、負荷5が重負荷(例えば、出力電流Ioが60A)である場合、回生電流の全てが負荷5に流れる。   In the above-described first to fourth modes, the magnitude of the regenerative power by the snubber circuit 3 is substantially constant regardless of the magnitude of the load 5 (the magnitude of the output current Io). When the load 5 is unloaded (the output current Io is zero), all the regenerative current flows to the power conversion circuit 2 (power supply circuit 20). When the load 5 is a light load (for example, the output current Io is 15 A), the regenerative current flows through both the power conversion circuit 2 (power supply circuit 20) and the load 5. Further, when the load 5 is a heavy load (for example, the output current Io is 60 A), all of the regenerative current flows to the load 5.

・リップル電流の低減
次に、スナバ回路3による出力コンデンサCoに流れるリップル電流の低減について、図8A〜図9Bを参照して説明する。
Reduction of Ripple Current Next, reduction of the ripple current flowing through the output capacitor Co by the snubber circuit 3 will be described with reference to FIGS. 8A to 9B.

上述したように、スナバ回路3は、第1モードから第4モードを順に行うことにより、出力コンデンサCoに流す第2リップル電流Ir2の向きを切り替えている。スナバ回路3は、第1モードでは、オン期間Ton1において、出力コンデンサCoを放電させる向きに第2リップル電流Ir2を発生させる。このとき、整流回路22のスイッチング素子Q11,Q14(又はQ12,Q13)がオンしているため、バス電圧Vbusの電圧値がviとなり、電源E1(電力変換回路2)は、出力コンデンサCoを充電する向きに第1リップル電流Ir1を発生させる。   As described above, the snubber circuit 3 switches the direction of the second ripple current Ir2 flowing through the output capacitor Co by sequentially performing the first mode to the fourth mode. In the first mode, the snubber circuit 3 generates the second ripple current Ir2 in the ON period Ton1 in the direction in which the output capacitor Co is discharged. At this time, since the switching elements Q11, Q14 (or Q12, Q13) of the rectifier circuit 22 are turned on, the voltage value of the bus voltage Vbus becomes vi, and the power supply E1 (power conversion circuit 2) charges the output capacitor Co. The first ripple current Ir1 is generated in the direction to do so.

また、スナバ回路3は、第3モードでは、オフ期間Toff1において、出力コンデンサCoを充電させる向きに第2リップル電流Ir2を発生させる。このとき、整流回路22のスイッチング素子Q11〜Q14がオフしているため、バス電圧Vbusの電圧値がゼロとなり、電源E1(電力変換回路2)は、出力コンデンサCoを放電する向きに第1リップル電流Ir1を発生させる。   In the third mode, the snubber circuit 3 generates the second ripple current Ir2 in the off period Toff1 so as to charge the output capacitor Co. At this time, since the switching elements Q11 to Q14 of the rectifier circuit 22 are off, the voltage value of the bus voltage Vbus becomes zero, and the power supply E1 (power conversion circuit 2) causes the first ripple to discharge the output capacitor Co. A current Ir1 is generated.

つまり、スナバ回路3は、電源E1が流す第1リップル電流Ir1と逆向きの第2リップル電流Ir2を発生させる。出力コンデンサCoに流れるリップル電流は、第1リップル電流Ir1と第2リップル電流Ir2とを足し合わせた電流である。したがって、第1リップル電流Ir1が第2リップル電流Ir2で相殺され、出力コンデンサCoに流れるリップル電流が低減する。   That is, the snubber circuit 3 generates the second ripple current Ir2 opposite to the first ripple current Ir1 which the power source E1 flows. The ripple current flowing through the output capacitor Co is the sum of the first ripple current Ir1 and the second ripple current Ir2. Therefore, the first ripple current Ir1 is canceled by the second ripple current Ir2, and the ripple current flowing through the output capacitor Co is reduced.

具体的には、整流回路22のスイッチング素子Q11,Q14(又はQ12,Q13)がオンしているオン期間Ton1、及びスイッチング素子Q11〜Q14がオフしているオフ期間Toff1における第1リップル電流Ir1は、以下のようになる。   Specifically, the first ripple current Ir1 in the on period Ton1 in which the switching elements Q11, Q14 (or Q12, Q13) of the rectifier circuit 22 are on and the off period Toff1 in which the switching elements Q11 to Q14 are off are , As follows.

図8Aは、オン期間Ton1(第1モード、第2モード)における等価回路であり、図8Bは、オフ期間Toff1(第3モード、第4モード)における等価回路である。図8A、図8Bでは、スナバ回路3(インダクタL1を含む)を無視している。   8A is an equivalent circuit in the on period Ton1 (first mode, second mode), and FIG. 8B is an equivalent circuit in the off period Toff1 (third mode, fourth mode). 8A and 8B, the snubber circuit 3 (including the inductor L1) is ignored.

オン期間Ton1では、スイッチング素子Q11,Q14(又はQ12,Q13)がオンしているため、バス電圧Vbusの電圧値がviで一定である。そのため、図8Aでは、電源回路20、トランス21、及び整流回路22をまとめて、直流電圧を出力する電源E1として記載している。   In the on period Ton1, since the switching elements Q11, Q14 (or Q12, Q13) are on, the voltage value of the bus voltage Vbus is constant at vi. Therefore, in FIG. 8A, the power supply circuit 20, the transformer 21, and the rectifier circuit 22 are collectively shown as a power supply E1 that outputs a DC voltage.

オン期間Ton1(第1モード、第2モード)では、電圧値がviのバス電圧VbusがインダクタL21を介して出力コンデンサCoに印加される。そのため、電源E1からインダクタL21を介して出力コンデンサCoを充電する向きに第1リップル電流Ir1が流れる(図8A、図3参照)。このときの第1リップル電流Ir1は、バス電圧Vbus、出力電圧Vo、及びインダクタL21のインダクタンスに基づいて、下記の数5で求まる。   In the on period Ton1 (first mode, second mode), the bus voltage Vbus having a voltage value vi is applied to the output capacitor Co via the inductor L21. Therefore, the first ripple current Ir1 flows from the power source E1 through the inductor L21 in the direction to charge the output capacitor Co (see FIG. 8A and FIG. 3). The first ripple current Ir1 at this time is obtained by the following equation 5 based on the bus voltage Vbus, the output voltage Vo, and the inductance of the inductor L21.

Figure 2020072586
Figure 2020072586

また、オフ期間Toff1(第3モード、第4モード)では、バス電圧Vbusの電圧値がゼロとなる。そのため、出力コンデンサCoが放電する向きに第1リップル電流Ir1が流れる(図8B、図3参照)。このときの第1リップル電流Ir1は、出力電圧Vo、及びインダクタL21のインダクタンスに基づいて、下記の数6で求まる。   In the off period Toff1 (third mode and fourth mode), the voltage value of the bus voltage Vbus becomes zero. Therefore, the first ripple current Ir1 flows in the direction in which the output capacitor Co is discharged (see FIGS. 8B and 3). The first ripple current Ir1 at this time is obtained by the following equation 6 based on the output voltage Vo and the inductance of the inductor L21.

Figure 2020072586
Figure 2020072586

また、第1〜第4モードにおける第2リップル電流Ir2は、以下のようになる。   The second ripple current Ir2 in the first to fourth modes is as follows.

図9Aは、第1モード及び第4モードにおける等価回路であり、図9Bは、第2モード及び第3モードにおける等価回路である。図9A、図9Bでは、電源E1、負荷5等を無視している。   9A is an equivalent circuit in the first mode and the fourth mode, and FIG. 9B is an equivalent circuit in the second mode and the third mode. In FIG. 9A and FIG. 9B, the power source E1, the load 5, etc. are ignored.

第1モード及び第4モードでは、インダクタL1の両端電圧VL1は、インダクタL1と出力コンデンサCoとの接続点が高電位側となる。図9Aでは、インダクタL1を直流電源として記載している。第1モード及び第4モードでは、インダクタL1を電源として、出力コンデンサCoを放電する向きに第2リップル電流Ir2が流れる(図9A、図3参照)。このときの第2リップル電流Ir2は、インダクタL1の両端電圧VL1及びインダクタL21のインダクタンスに基づいて、下記の数7で求まる。   In the first mode and the fourth mode, the voltage VL1 across the inductor L1 is at the high potential side at the connection point between the inductor L1 and the output capacitor Co. In FIG. 9A, the inductor L1 is described as a DC power supply. In the first mode and the fourth mode, the inductor L1 is used as a power source and the second ripple current Ir2 flows in the direction in which the output capacitor Co is discharged (see FIGS. 9A and 3). The second ripple current Ir2 at this time is obtained by the following formula 7 based on the voltage VL1 across the inductor L1 and the inductance of the inductor L21.

Figure 2020072586
Figure 2020072586

また、第2モード及び第3モードでは、インダクタL1の両端電圧VL1は、インダクタL1と出力コンデンサCoとの接続点が低電位側となる。図9Bでは、インダクタL1を直流電源として記載している。第2モード及び第3モードでは、インダクタL1を電源として、出力コンデンサCoを充電する向きに第2リップル電流Ir2が流れる(図9B、図3参照)。このときの第2リップル電流Ir2は、インダクタL1の両端電圧VL1及びインダクタL21のインダクタンスに基づいて、下記の数8で求まる。   Further, in the second mode and the third mode, the voltage VL1 across the inductor L1 is at the low potential side at the connection point between the inductor L1 and the output capacitor Co. In FIG. 9B, the inductor L1 is described as a DC power supply. In the second mode and the third mode, the inductor L1 is used as a power source and the second ripple current Ir2 flows in the direction in which the output capacitor Co is charged (see FIGS. 9B and 3). The second ripple current Ir2 at this time is obtained by the following equation 8 based on the voltage VL1 across the inductor L1 and the inductance of the inductor L21.

Figure 2020072586
Figure 2020072586

このように、スナバ回路3が第1モードである期間T11では、第1リップル電流Ir1が出力コンデンサCoを充電する向きに流れるのに対して、第2リップル電流Ir2が出力コンデンサCoを放電する向きに流れる。また、スナバ回路3が第3モードである期間T13では、第1リップル電流Ir1が出力コンデンサCoを放電する向きに流れるのに対して、第2リップル電流Ir2が出力コンデンサCoを充電する向きに流れる。つまり、第1リップル電流Ir1と第2リップル電流Ir2とは、互いに逆位相となるので、出力コンデンサCoに流れるリップル電流が低減される。なお、第1リップル電流Ir1と第2リップル電流Ir2とは、厳密には逆位相ではなく、スナバ回路3が第2モード及び第4モードであるデッドタイムTdの分だけ、位相がずれている。   As described above, in the period T11 in which the snubber circuit 3 is in the first mode, the first ripple current Ir1 flows in the direction of charging the output capacitor Co, while the second ripple current Ir2 is in the direction of discharging the output capacitor Co. Flow to. Further, during the period T13 in which the snubber circuit 3 is in the third mode, the first ripple current Ir1 flows in the direction of discharging the output capacitor Co, whereas the second ripple current Ir2 flows in the direction of charging the output capacitor Co. .. That is, since the first ripple current Ir1 and the second ripple current Ir2 have opposite phases, the ripple current flowing through the output capacitor Co is reduced. Note that the first ripple current Ir1 and the second ripple current Ir2 are not exactly in opposite phases, but are out of phase by the dead time Td when the snubber circuit 3 is in the second mode and the fourth mode.

上述したように、出力コンデンサCoに流れる電流Icoは、重ねの理により、第1リップル電流Ir1と第2リップル電流Ir2とを足し合わせた電流となる。したがって、スナバ回路3が第1モードである期間T11における電流Icoの大きさは、上記の数5で求まる第1リップル電流Ir1と、上記の数7で求まる第2リップル電流Ir2とを足した値となる。スナバ回路3が第2モードである期間T12における電流Icoの大きさは、上記の数5で求まる第1リップル電流Ir1と、上記の数8で求まる第2リップル電流Ir2とを足した値となる。スナバ回路3が第3モードである期間T13における電流Icoの大きさは、上記の数6で求まる第1リップル電流Ir1と、上記の数8で求まる第2リップル電流Ir2とを足した値となる。スナバ回路3が第4モードである期間T14における電流Icoの大きさは、上記の数6で求まる第1リップル電流Ir1と、上記の数7で求まる第2リップル電流Ir2とを足した値となる。   As described above, the current Ico flowing through the output capacitor Co is a current that is the sum of the first ripple current Ir1 and the second ripple current Ir2 due to the reason of overlapping. Therefore, the magnitude of the current Ico in the period T11 in which the snubber circuit 3 is in the first mode is a value obtained by adding the first ripple current Ir1 obtained by the above equation 5 and the second ripple current Ir2 obtained by the above equation 7. Becomes The magnitude of the current Ico in the period T12 in which the snubber circuit 3 is in the second mode is a value obtained by adding the first ripple current Ir1 obtained by the above-mentioned equation 5 and the second ripple current Ir2 obtained by the above-mentioned equation 8. .. The magnitude of the current Ico in the period T13 in which the snubber circuit 3 is in the third mode has a value obtained by adding the first ripple current Ir1 obtained by the above-mentioned equation 6 and the second ripple current Ir2 obtained by the above-mentioned equation 8. .. The magnitude of the current Ico in the period T14 in which the snubber circuit 3 is in the fourth mode is a value obtained by adding the first ripple current Ir1 obtained by the above-mentioned equation 6 and the second ripple current Ir2 obtained by the above-mentioned equation 7. ..

このように、スナバ回路3は、電力変換回路2から吸収した電気エネルギを、出力コンデンサCoに流れるリップル電流が低減するように、電力変換回路2又は負荷5に回生させる。これにより、出力コンデンサCoの容量を低減し小型化を図ることができる。例えば、本実施形態のスナバ回路3が接続されていない電力変換回路2では、出力コンデンサCoに流れるリップル電流が3Ap−pであり、出力コンデンサCoの容量が330μFであるとする。この電力変換回路2に本実施形態のスナバ回路3を接続した場合、出力コンデンサCoに流れるリップル電流を1.5Ap−p以下まで低減することができる。これにより、出力コンデンサCoに容量が120μFのコンデンサを採用することができ、電力変換回路2の小型化を図ることができる。   In this way, the snubber circuit 3 regenerates the electric energy absorbed from the power conversion circuit 2 into the power conversion circuit 2 or the load 5 so that the ripple current flowing through the output capacitor Co is reduced. As a result, the capacitance of the output capacitor Co can be reduced and the size can be reduced. For example, in the power conversion circuit 2 to which the snubber circuit 3 of the present embodiment is not connected, the ripple current flowing through the output capacitor Co is 3 Ap-p and the capacitance of the output capacitor Co is 330 μF. When the snubber circuit 3 of this embodiment is connected to the power conversion circuit 2, the ripple current flowing through the output capacitor Co can be reduced to 1.5 Ap-p or less. As a result, a capacitor having a capacity of 120 μF can be used as the output capacitor Co, and the power conversion circuit 2 can be downsized.

(4)変形例
(4.1)第1変形例
以下に、電力変換システム1の第1変形例について図10を参照して説明する。
(4) Modified Example (4.1) First Modified Example Hereinafter, a first modified example of the power conversion system 1 will be described with reference to FIG. 10.

上述した例では、整流回路22は、スイッチング素子Q11〜Q14を整流素子として備える同期整流型の全波整流回路であったが、これに限らない。   In the above-described example, the rectifier circuit 22 is a synchronous rectification type full-wave rectifier circuit including the switching elements Q11 to Q14 as rectifier elements, but is not limited to this.

図10に示すように、整流回路22は、ダイオードD11a〜D14aを整流素子として備えるダイオードブリッジ回路であってもよい。ダイオードD11a〜D14aは、フルブリッジ接続されている。高電位側の第2端子H21と低電位側の第2端子H22との間に、ダイオードD11a,D12aの直列回路と、ダイオードD13a,D14aの直列回路とが、電気的に並列接続されている。ダイオードD11aとダイオードD12aとの接続点が第1端子H11と電気的に接続され、ダイオードD13aとダイオードD14aとの接続点が第1端子H12と電気的に接続されている。   As shown in FIG. 10, the rectifier circuit 22 may be a diode bridge circuit including diodes D11a to D14a as rectifier elements. The diodes D11a to D14a are full-bridge connected. The series circuit of the diodes D11a and D12a and the series circuit of the diodes D13a and D14a are electrically connected in parallel between the second terminal H21 on the high potential side and the second terminal H22 on the low potential side. The connection point between the diode D11a and the diode D12a is electrically connected to the first terminal H11, and the connection point between the diode D13a and the diode D14a is electrically connected to the first terminal H12.

具体的には、ダイオードD11aは、カソードが第2端子H21と電気的に接続され、アノードが第1端子H11と電気的に接続されている。ダイオードD12aは、カソードが第1端子H11と電気的に接続され、アノードが第2端子H22と電気的に接続されている。ダイオードD13aは、カソードが第2端子H21と電気的に接続され、アノードが第1端子H12と電気的に接続されている。ダイオードD14aは、カソードが第1端子H12と電気的に接続され、アノードが第2端子H22と電気的に接続されている。   Specifically, the diode D11a has a cathode electrically connected to the second terminal H21 and an anode electrically connected to the first terminal H11. The diode D12a has a cathode electrically connected to the first terminal H11 and an anode electrically connected to the second terminal H22. The diode D13a has a cathode electrically connected to the second terminal H21 and an anode electrically connected to the first terminal H12. The diode D14a has a cathode electrically connected to the first terminal H12 and an anode electrically connected to the second terminal H22.

ダイオードD11a〜D14aは、入力電圧Viの位相に同期してオン/オフする。具体的には、入力電圧Viの極性が「正」である場合、ダイオードD11a,D14aがオン(導通状態)し、入力電圧Viの極性が「負」である場合、ダイオードD12a,D13aがオン(導通状態)する。これにより、整流回路22の一対の出力端である一対の第2端子H21,H22間に、入力電圧Viを全波整流したバス電圧Vbusが生成される。   The diodes D11a to D14a are turned on / off in synchronization with the phase of the input voltage Vi. Specifically, when the polarity of the input voltage Vi is “positive”, the diodes D11a and D14a are turned on (conductive state), and when the polarity of the input voltage Vi is “negative”, the diodes D12a and D13a are turned on ( Conductive state). As a result, the bus voltage Vbus obtained by full-wave rectifying the input voltage Vi is generated between the pair of second terminals H21 and H22 which are the pair of output terminals of the rectifier circuit 22.

上述した実施形態(図1参照)では、整流回路22は、スイッチング素子Q11〜Q14を整流素子として備える同期整流型の全波整流回路であった。そのため、スナバ回路3が第1モードである場合、第2リップル電流Ir2がスイッチング素子Q11,Q14(又はQ12,Q13)を介してトランス21の二次巻線L12を流れる。これにより、スナバ回路3から回生された電気エネルギがトランス21を介して電源回路20に伝達されていた。   In the above-described embodiment (see FIG. 1), the rectifier circuit 22 is a synchronous rectification type full-wave rectifier circuit including the switching elements Q11 to Q14 as rectifier elements. Therefore, when the snubber circuit 3 is in the first mode, the second ripple current Ir2 flows through the secondary winding L12 of the transformer 21 via the switching elements Q11, Q14 (or Q12, Q13). As a result, the electric energy regenerated from the snubber circuit 3 was transmitted to the power supply circuit 20 via the transformer 21.

本変形例では、整流回路22は、ダイオードD11a〜D14aを整流素子として備えるダイオードブリッジ回路である。そのため、スナバ回路3が第1モードである場合、第2リップル電流Ir2は、トランス21の二次巻線L12に流れず、スナバ回路3のダイオードD3及び第1コンデンサC1に流れる。つまり、第2リップル電流Ir2は、出力コンデンサCo、インダクタL21、ダイオードD3、第1コンデンサC1を含む閉ループを流れる。これにより、第2リップル電流Ir2は、第1リップル電流Ir1と逆向きに流れるので、出力コンデンサCoに流れるリップル電流を低減することができる。これにより、出力コンデンサCoの容量を低減し小型化を図ることができる。   In this modification, the rectifier circuit 22 is a diode bridge circuit including diodes D11a to D14a as rectifier elements. Therefore, when the snubber circuit 3 is in the first mode, the second ripple current Ir2 does not flow in the secondary winding L12 of the transformer 21, but flows in the diode D3 and the first capacitor C1 of the snubber circuit 3. That is, the second ripple current Ir2 flows through the closed loop including the output capacitor Co, the inductor L21, the diode D3, and the first capacitor C1. As a result, the second ripple current Ir2 flows in the opposite direction to the first ripple current Ir1, so that the ripple current flowing through the output capacitor Co can be reduced. As a result, the capacitance of the output capacitor Co can be reduced and the size can be reduced.

(4.2)第2変形例
以下、電力変換システム1の第2変形例について図11を参照して説明する。
(4.2) Second Modification Hereinafter, a second modification of the power conversion system 1 will be described with reference to FIG. 11.

図11に示すように、整流回路22は、スイッチング素子Q15,Q16を整流素子として備えるプッシュプル型の全波整流回路であってもよい。   As shown in FIG. 11, the rectifier circuit 22 may be a push-pull type full-wave rectifier circuit including switching elements Q15 and Q16 as rectifier elements.

図11に示す例では、トランス21は、一次巻線L11と、第1二次巻線L121と、第2二次巻線L122と、を備える。第1二次巻線L121及び第2二次巻線L122は、一次巻線L11と磁気的に結合されている。第1二次巻線L121は、一端が第2二次巻線L122の他端と電気的に接続されており、他端が第1端子H12と電気的に接続されている。第2二次巻線L122は、一端が第1端子H11と電気的に接続されている。第1二次巻線L121と第2二次巻線L122との接続点(トランス21の二次巻線のタップ)は、高電位側の第2端子H21と電気的に接続されている。なお、本変形例では、第1二次巻線L121と第2二次巻線L122の巻数が同じであるとする。   In the example shown in FIG. 11, the transformer 21 includes a primary winding L11, a first secondary winding L121, and a second secondary winding L122. The first secondary winding L121 and the second secondary winding L122 are magnetically coupled to the primary winding L11. One end of the first secondary winding L121 is electrically connected to the other end of the second secondary winding L122, and the other end thereof is electrically connected to the first terminal H12. One end of the second secondary winding L122 is electrically connected to the first terminal H11. A connection point between the first secondary winding L121 and the second secondary winding L122 (tap of the secondary winding of the transformer 21) is electrically connected to the second terminal H21 on the high potential side. In this modification, it is assumed that the first secondary winding L121 and the second secondary winding L122 have the same number of turns.

トランス21の一次巻線L12に電源回路20から交流電圧が印加されることにより、第1二次巻線L121と第2二次巻線L122との直列回路の両端間(一対の第1端子H21,H22間)に交流の入力電圧Viが発生する。   By applying an AC voltage from the power supply circuit 20 to the primary winding L12 of the transformer 21, the first secondary winding L121 and the second secondary winding L122 are connected between both ends of the series circuit (a pair of first terminals H21. , H22), an AC input voltage Vi is generated.

整流回路22は、整流素子として2つのスイッチング素子Q15,Q16を有する。一例として、スイッチング素子Q15,Q16は、デプレッション型のnチャネルMOSFETで構成されている。   The rectifier circuit 22 has two switching elements Q15 and Q16 as rectifier elements. As an example, the switching elements Q15 and Q16 are composed of depletion type n-channel MOSFETs.

スイッチング素子Q15は、ドレインが第1端子H12と電気的に接続され、ソースが第2端子H22と電気的に接続されている。スイッチング素子Q16は、ドレインが第1端子H11と電気的に接続され、ソースが第2端子H22と電気的に接続されている。   The switching element Q15 has a drain electrically connected to the first terminal H12 and a source electrically connected to the second terminal H22. The switching element Q16 has a drain electrically connected to the first terminal H11 and a source electrically connected to the second terminal H22.

スイッチング素子Q15,Q16は、それぞれ寄生ダイオードD15,D16を有している。寄生ダイオードD15,D16は、それぞれアノードがソースと電気的に接続され、カソードがドレインと電気的に接続されるように構成されている。   The switching elements Q15 and Q16 have parasitic diodes D15 and D16, respectively. Each of the parasitic diodes D15 and D16 is configured such that its anode is electrically connected to its source and its cathode is electrically connected to its drain.

整流回路22では、スイッチング素子Q15,Q16が、入力電圧Viの位相に同期してオン/オフすることにより、入力電圧Viを全波整流したバス電圧Vbusを一対の第2端子H21,H22間に生成する。スイッチング素子Q15,Q16は、それぞれ制御回路4からの駆動信号S15,S16によってオン/オフが個別に制御される。   In the rectifier circuit 22, the switching elements Q15 and Q16 are turned on / off in synchronization with the phase of the input voltage Vi, so that the bus voltage Vbus obtained by full-wave rectifying the input voltage Vi is applied between the pair of second terminals H21 and H22. To generate. The switching elements Q15 and Q16 are individually turned on / off controlled by drive signals S15 and S16 from the control circuit 4, respectively.

制御回路4は、電源回路20の出力電圧(入力電圧Vi)に同期して、スイッチング素子Q15,Q16を駆動する駆動信号S15,S16を出力する。具体的には、制御回路4は、入力電圧Viの極性が「正」である場合、スイッチング素子Q15がオンし、スイッチング素子Q16がオフするように駆動信号S15,S16を出力する。制御回路4は、入力電圧Viの極性が「負」である場合、スイッチング素子Q16がオン、スイッチング素子Q15がオフするように駆動信号S15,S16を出力する。また、制御回路4は、入力電圧Viの電圧値がゼロである場合、スイッチング素子Q15,Q16がオフするように駆動信号S15,S16を出力する。   The control circuit 4 outputs drive signals S15 and S16 for driving the switching elements Q15 and Q16 in synchronization with the output voltage (input voltage Vi) of the power supply circuit 20. Specifically, when the polarity of the input voltage Vi is “positive”, the control circuit 4 outputs the drive signals S15 and S16 so that the switching element Q15 turns on and the switching element Q16 turns off. When the polarity of the input voltage Vi is "negative", the control circuit 4 outputs the drive signals S15 and S16 so that the switching element Q16 turns on and the switching element Q15 turns off. Further, the control circuit 4 outputs the drive signals S15 and S16 so that the switching elements Q15 and Q16 are turned off when the voltage value of the input voltage Vi is zero.

これにより、整流回路22の一対の出力端である一対の第2端子H21,H22間に、入力電圧Viを全波整流したバス電圧Vbusが生成される。   As a result, the bus voltage Vbus obtained by full-wave rectifying the input voltage Vi is generated between the pair of second terminals H21 and H22 which are the pair of output terminals of the rectifier circuit 22.

本変形例では、スナバ回路3が第1モードである場合、第2リップル電流Ir2がスイッチング素子Q15(又はQ16)を介してトランス21の第1二次巻線L121(又は第2二次巻線L122)を流れる。これにより、スナバ回路3から回生された電気エネルギがトランス21を介して電源回路20に伝達することができる。   In this modification, when the snubber circuit 3 is in the first mode, the second ripple current Ir2 passes through the switching element Q15 (or Q16) to the first secondary winding L121 (or the second secondary winding L21) of the transformer 21. L122). As a result, the electric energy regenerated from the snubber circuit 3 can be transmitted to the power supply circuit 20 via the transformer 21.

(4.3)その他の変形例
以下、電力変換システム1のその他の変形例について列挙する。
(4.3) Other Modifications Other modifications of the power conversion system 1 will be listed below.

上述した例では、第2モードである期間T12(デッドタイムTd)と、第4モードである期間T14(デッドタイムTd)とが同じ時間長であったが、期間T12と期間T14とは互いに異なる時間長であってもよい。   In the above example, the period T12 (dead time Td) in the second mode and the period T14 (dead time Td) in the fourth mode have the same time length, but the period T12 and the period T14 are different from each other. It may be the length of time.

また、上述した例では、オン期間Ton1において、第1モードの後に第2モードが実行されていたが、第2モードの後に第1モードが実行されてもよい。つまり、整流回路22の整流素子がオンしているオン期間Ton1の始めに、第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2がオフするデッドタイムTdが設定されていてもよい。同様に、オフ期間Toff1において、第4モードの後に第3モードが実行されてもよい。つまり、整流回路22の整流素子がオフしているオフ期間Toff1の始めに、第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2がオフするデッドタイムTdが設定されていてもよい。   Further, in the above-described example, in the on period Ton1, the second mode is executed after the first mode, but the first mode may be executed after the second mode. That is, the dead time Td at which the first switching element Q1 and the second switching element Q2 are turned off may be set at the beginning of the on period Ton1 in which the rectifying element of the rectifying circuit 22 is turned on. Similarly, in the off period Toff1, the third mode may be executed after the fourth mode. That is, the dead time Td at which the first switching element Q1 and the second switching element Q2 are turned off may be set at the beginning of the off period Toff1 when the rectifying element of the rectifying circuit 22 is off.

第1容量成分及び第2容量成分は、それぞれ容量素子(第1コンデンサC1及び第2コンデンサC2)に限らず、例えば寄生容量であってもよい。   The first capacitance component and the second capacitance component are not limited to the capacitance elements (the first capacitor C1 and the second capacitor C2), but may be parasitic capacitances, for example.

インダクタンス成分は、インダクタンス素子(インダクタL1)に限らず、例えば寄生インダクタンスであってもよい。   The inductance component is not limited to the inductance element (inductor L1) but may be, for example, a parasitic inductance.

上述した例では、インダクタL1が電力変換回路2の平滑フィルタを兼ねているが、インダクタL1とは別に低電位側の平滑フィルタが設けられていてもよい。   In the example described above, the inductor L1 also serves as the smoothing filter of the power conversion circuit 2, but a smoothing filter on the low potential side may be provided separately from the inductor L1.

上述した例では、トランス21は、一次巻線L11と二次巻線L12とが電気的に絶縁された絶縁型トランスであったが、これに限らず、一次巻線と二次巻線とが電気的に接続された非絶縁型トランスであってもよい。   In the above-described example, the transformer 21 is an insulation type transformer in which the primary winding L11 and the secondary winding L12 are electrically insulated, but not limited to this, the primary winding and the secondary winding are It may be a non-insulated transformer electrically connected.

上述した例では、整流回路22は、交流の入力電圧Viを全波整流する全波整流回路であったが、入力電圧Viを半波整流する半波整流回路であってもよい。   Although the rectifier circuit 22 is a full-wave rectifier circuit that full-wave rectifies the AC input voltage Vi in the above-described example, it may be a half-wave rectifier circuit that half-wave rectifies the input voltage Vi.

(まとめ)
第1態様に係るスナバ回路(3)は、主回路(2)から電気エネルギを吸収する。スナバ回路(3)は、第1容量成分(第1コンデンサC1)と、第2容量成分(第2コンデンサC2)と、インダクタンス成分(インダクタL1)と、切替回路(31)と、を備える。第1容量成分(C1)は、主回路(2)から吸収した電気エネルギを蓄積する。第2容量成分(C2)は、主回路(2)から吸収した電気エネルギを蓄積する。インダクタンス成分(L1)は、第1容量成分(C1)及び第2容量成分(C2)に蓄積された電気エネルギを主回路(2)又は負荷(5)に回生する。切替回路(31)は、第1容量成分(C1)からインダクタンス成分(L1)に供給される電流の向きと、第2容量成分(C2)からインダクタンス成分(L1)に供給される電流の向きとが互いに逆向きとなるように、インダクタンス成分(L1)に電気エネルギを供給する供給源を第1容量成分(C1)と第2容量成分(C2)とで切り替える。
(Summary)
The snubber circuit (3) according to the first aspect absorbs electric energy from the main circuit (2). The snubber circuit (3) includes a first capacitance component (first capacitor C1), a second capacitance component (second capacitor C2), an inductance component (inductor L1), and a switching circuit (31). The first capacitance component (C1) stores the electric energy absorbed from the main circuit (2). The second capacitance component (C2) stores the electric energy absorbed from the main circuit (2). The inductance component (L1) regenerates the electric energy stored in the first capacitance component (C1) and the second capacitance component (C2) to the main circuit (2) or the load (5). The switching circuit (31) has a direction of current supplied from the first capacitance component (C1) to the inductance component (L1) and a direction of current supplied from the second capacitance component (C2) to the inductance component (L1). So as to be opposite to each other, the supply source for supplying electric energy to the inductance component (L1) is switched between the first capacitance component (C1) and the second capacitance component (C2).

この態様によれば、インダクタンス成分(L1)には、主回路(2)から吸収した電気エネルギが第1容量成分(C1)又は第2容量成分(C2)から供給される。この際に、切替回路(31)によって、インダクタンス成分(L1)に流れる電流の向きが切り替わる。したがって、インダクタンス成分(L1)に生じる電圧の極性が切り替わるので、インダクタンス成分(L1)が主回路(2)又は負荷に電気エネルギを回生する際に、主回路(2)に流すリップル電流(第2リップル電流Ir2)の向きが切り替わる。主回路(2)に流れるリップル電流を相殺するようにインダクタンス成分(L1)が主回路(2)にリップル電流(Ir2)を流すことにより、主回路(2)に流れるリップル電流を抑制することができる。   According to this aspect, the electric energy absorbed from the main circuit (2) is supplied to the inductance component (L1) from the first capacitance component (C1) or the second capacitance component (C2). At this time, the direction of the current flowing through the inductance component (L1) is switched by the switching circuit (31). Therefore, since the polarity of the voltage generated in the inductance component (L1) is switched, when the inductance component (L1) regenerates electric energy to the main circuit (2) or the load, the ripple current (second The direction of the ripple current Ir2) is switched. The inductance component (L1) causes the ripple current (Ir2) to flow through the main circuit (2) so as to cancel the ripple current flowing through the main circuit (2), thereby suppressing the ripple current flowing through the main circuit (2). it can.

第2態様に係るスナバ回路(3)では、第1態様において、切替回路(31)は、第1スイッチング素子(Q1)と、第2スイッチング素子(Q2)と、を有する。第1容量成分(C1)の放電経路に、第1スイッチング素子(Q1)、第2容量成分(C2)、及びインダクタンス成分(L1)が含まれている。第2容量成分(C2)の放電経路に、第2スイッチング素子(Q2)、及びインダクタンス成分(L1)が含まれている。第1スイッチング素子(Q1)がオンすることによって、第1容量成分(C1)からインダクタンス成分(L1)に電流が供給される。第2スイッチング素子(Q2)がオンすることによって、第2容量成分(C2)からインダクタンス成分(L1)に電流が供給される。   In the snubber circuit (3) according to the second aspect, in the first aspect, the switching circuit (31) has a first switching element (Q1) and a second switching element (Q2). The discharge path of the first capacitance component (C1) includes the first switching element (Q1), the second capacitance component (C2), and the inductance component (L1). The discharge path of the second capacitance component (C2) includes the second switching element (Q2) and the inductance component (L1). By turning on the first switching element (Q1), a current is supplied from the first capacitance component (C1) to the inductance component (L1). When the second switching element (Q2) is turned on, a current is supplied from the second capacitance component (C2) to the inductance component (L1).

この態様によれば、第1スイッチング素子(Q1)及び第2スイッチング素子(Q2)がオン/オフすることにより、インダクタンス成分(L1)に電気エネルギを供給する供給源を第1容量成分(C1)と第2容量成分(C2)とで切り替えることができる。   According to this aspect, since the first switching element (Q1) and the second switching element (Q2) are turned on / off, the supply source that supplies the electrical energy to the inductance component (L1) is the first capacitance component (C1). And the second capacitance component (C2).

第3態様に係るスナバ回路(3)では、第2態様において、主回路(2)は、交流電圧(入力電圧Vi)を直流電圧(出力電圧Vo)に変換する電力変換回路であって、交流電圧(Vi)を整流する整流回路(22)を有している。切替回路(31)は、整流回路(22)の出力電圧(バス電圧Vbus)に同期して、第1スイッチング素子(Q1)及び第2スイッチング素子(Q2)がオン/オフする。   In the snubber circuit (3) according to the third aspect, in the second aspect, the main circuit (2) is a power conversion circuit that converts an AC voltage (input voltage Vi) into a DC voltage (output voltage Vo). It has a rectifier circuit (22) for rectifying the voltage (Vi). In the switching circuit (31), the first switching element (Q1) and the second switching element (Q2) are turned on / off in synchronization with the output voltage (bus voltage Vbus) of the rectifier circuit (22).

この態様によれば、整流回路(22)の出力電圧(Vbus)の変動によるリップル電流を相殺するようにスナバ回路(3)からリップル電流を流すことができる。   According to this aspect, the ripple current can flow from the snubber circuit (3) so as to cancel the ripple current due to the fluctuation of the output voltage (Vbus) of the rectifier circuit (22).

第4態様に係るスナバ回路(3)は、第3態様において、動作モードとして、第1モード、第2モード、第3モード、及び第4モードがある。第1モードでは、整流回路(22)の整流素子(スイッチング素子Q11〜Q14,ダイオードD11a〜D14a)がオンしているときに第1スイッチング素子(Q1)がオンし、かつ第2スイッチング素子(Q2)がオフする。第2モードでは、整流素子(Q11〜Q14,D11a〜D14a)がオンしているときに第1スイッチング素子(Q1)及び第2スイッチング素子(Q2)がオフする。第3モードでは、整流素子(Q11〜Q14,D11a〜D14a)がオフしているときに第1スイッチング素子(Q1)がオフし、かつ第2スイッチング素子(Q2)がオンする。第4モードでは、整流素子(Q11〜Q14,D11a〜D14a)がオフしているときに第1スイッチング素子(Q1)及び第2スイッチング素子(Q2)がオフする。   In the third mode, the snubber circuit (3) according to the fourth mode has operation modes of a first mode, a second mode, a third mode, and a fourth mode. In the first mode, the first switching element (Q1) is turned on while the rectifying elements (switching elements Q11 to Q14, diodes D11a to D14a) of the rectifying circuit (22) are turned on, and the second switching element (Q2) is turned on. ) Turns off. In the second mode, the first switching element (Q1) and the second switching element (Q2) are turned off when the rectifying elements (Q11 to Q14, D11a to D14a) are turned on. In the third mode, the first switching element (Q1) is turned off and the second switching element (Q2) is turned on when the rectifying elements (Q11 to Q14, D11a to D14a) are off. In the fourth mode, the first switching element (Q1) and the second switching element (Q2) are turned off when the rectifying elements (Q11 to Q14, D11a to D14a) are off.

この態様によれば、整流回路(22)の出力電圧(Vbus)の変動によるリップル電流を相殺するようにスナバ回路(3)からリップル電流を流すことができる。   According to this aspect, the ripple current can be made to flow from the snubber circuit (3) so as to cancel the ripple current due to the fluctuation of the output voltage (Vbus) of the rectifier circuit (22).

第5態様に係るスナバ回路(3)では、第4態様において、第2モードは、第1モードの後に実行され、第4モードは、第3モードの後に実行される。   In the snubber circuit (3) according to the fifth aspect, in the fourth aspect, the second mode is executed after the first mode, and the fourth mode is executed after the third mode.

この態様によれば、第1スイッチング素子(Q1)及び第2スイッチング素子(Q2)の制御が容易となる。   According to this aspect, it becomes easy to control the first switching element (Q1) and the second switching element (Q2).

第6態様に係るスナバ回路(3)では、第1〜第5態様のいずれかにおいて、インダクタンス成分(L1)は、主回路(2)の平滑フィルタを兼ねる。   In the snubber circuit (3) according to the sixth aspect, in any one of the first to fifth aspects, the inductance component (L1) also serves as the smoothing filter of the main circuit (2).

この態様によれば、インダクタンス成分(L1)が主回路(2)の平滑フィルタを兼ねることにより、主回路(2)の小型化を図ることができる。   According to this aspect, the inductance component (L1) also serves as the smoothing filter of the main circuit (2), so that the main circuit (2) can be downsized.

第7態様に係るスナバ回路(3)では、第6態様において、インダクタンス成分は、第1インダクタ(インダクタL1)であって、主回路(2)が有する第2インダクタ(インダクタL21)及び出力コンデンサ(Co)と直列接続されている。第1インダクタ(L1)は、出力コンデンサ(Co)に対して低電位側に電気的に接続されている。第2インダクタ(L21)は、出力コンデンサ(Co)に対して高電位側に電気的に接続されている。   In the snubber circuit (3) according to the seventh aspect, in the sixth aspect, the inductance component is the first inductor (inductor L1) and the second inductor (inductor L21) and the output capacitor (inductor L21) included in the main circuit (2). Co) is connected in series. The first inductor (L1) is electrically connected to the low potential side of the output capacitor (Co). The second inductor (L21) is electrically connected to the high potential side with respect to the output capacitor (Co).

この態様によれば、出力コンデンサ(Co)に流れるリップル電流を抑制することができる。   According to this aspect, the ripple current flowing through the output capacitor (Co) can be suppressed.

第8態様に係る電力変換システム(1)は、第1〜第7態様のいずれかのスナバ回路(3)と、主回路(2)と、を備える。   A power conversion system (1) according to an eighth aspect includes a snubber circuit (3) according to any one of the first to seventh aspects and a main circuit (2).

この態様によれば、主回路(2)に流れるリップル電流を抑制することができる。   According to this aspect, the ripple current flowing in the main circuit (2) can be suppressed.

第9態様に係る電力変換システム(1)では、第8態様において、主回路(2)は、交流電圧(入力電圧Vi)を直流電圧(出力電圧Vo)に変換する電力変換回路であって、交流電圧(Vi)を整流する整流回路(22)を有している。整流回路(22)は、交流電圧(Vi)の位相に同期してオン/オフするスイッチング素子(Q11〜Q14)を整流素子として備える。   In the power conversion system (1) according to the ninth aspect, in the eighth aspect, the main circuit (2) is a power conversion circuit that converts an AC voltage (input voltage Vi) into a DC voltage (output voltage Vo), It has a rectifier circuit (22) for rectifying the AC voltage (Vi). The rectifier circuit (22) includes switching elements (Q11 to Q14) that are turned on / off in synchronization with the phase of the AC voltage (Vi) as a rectifier element.

この態様によれば、整流回路(22)における電力変換損失を低減することができる。   According to this aspect, the power conversion loss in the rectifier circuit (22) can be reduced.

第10態様に係る電力変換システム(1)では、第8態様において、主回路(2)は、交流電圧(入力電圧Vi)を直流電圧(出力電圧Vo)に変換する電力変換回路であって、交流電圧(Vi)を整流する整流回路(22)を有している。整流回路(22)は、ダイオード(D11a〜D14a)を整流素子として備える。   In the power conversion system (1) according to the tenth aspect, in the eighth aspect, the main circuit (2) is a power conversion circuit that converts an AC voltage (input voltage Vi) into a DC voltage (output voltage Vo), It has a rectifier circuit (22) for rectifying the AC voltage (Vi). The rectifier circuit (22) includes diodes (D11a to D14a) as rectifier elements.

この態様によれば、整流回路(22)の構成を簡略化することができる。   According to this aspect, the configuration of the rectifier circuit (22) can be simplified.

1 電力変換システム
2 主回路(電力変換回路)
22 整流回路
3 スナバ回路
31 切替回路
5 負荷
C1 第1コンデンサ(第1容量成分)
C2 第2コンデンサ(第2容量成分)
Co 出力コンデンサ
L1 (第1)インダクタ(インダクタンス成分)
L21 (第2)インダクタ
Q1 第1スイッチング素子
Q2 第2スイッチング素子
Q11〜Q14 スイッチング素子(整流素子)
D11a〜D14a ダイオード(整流素子)
Vi 入力電圧(交流電圧)
Vo 出力電圧(直流電圧)
Vbus バス電圧(出力電圧)
1 Power conversion system 2 Main circuit (power conversion circuit)
22 Rectifier circuit 3 Snubber circuit 31 Switching circuit 5 Load C1 First capacitor (first capacitance component)
C2 Second capacitor (second capacitance component)
Co output capacitor L1 (first) inductor (inductance component)
L21 (Second) inductor Q1 First switching element Q2 Second switching element Q11 to Q14 Switching element (rectifying element)
D11a to D14a Diodes (rectifying element)
Vi input voltage (AC voltage)
Vo output voltage (DC voltage)
Vbus bus voltage (output voltage)

Claims (10)

主回路から電気エネルギを吸収するスナバ回路であって、
前記主回路から吸収した電気エネルギを蓄積する第1容量成分と、
前記主回路から吸収した電気エネルギを蓄積する第2容量成分と、
前記第1容量成分及び前記第2容量成分に蓄積された電気エネルギを前記主回路又は負荷に回生するインダクタンス成分と、
前記第1容量成分から前記インダクタンス成分に供給される電流の向きと、前記第2容量成分から前記インダクタンス成分に供給される電流の向きとが互いに逆向きとなるように、前記インダクタンス成分に電気エネルギを供給する供給源を前記第1容量成分と前記第2容量成分とで切り替える切替回路と、を備える、
スナバ回路。
A snubber circuit that absorbs electrical energy from the main circuit,
A first capacitive component that stores the electrical energy absorbed from the main circuit;
A second capacitive component that stores the electrical energy absorbed from the main circuit;
An inductance component for regenerating the electric energy stored in the first capacitance component and the second capacitance component to the main circuit or the load,
Electrical energy is supplied to the inductance component such that the direction of the current supplied from the first capacitance component to the inductance component and the direction of the current supplied from the second capacitance component to the inductance component are opposite to each other. A switching circuit that switches a supply source for supplying the power between the first capacitance component and the second capacitance component.
Snubber circuit.
前記切替回路は、第1スイッチング素子と、第2スイッチング素子と、を有し、
前記第1容量成分の放電経路に、前記第1スイッチング素子、前記第2容量成分、及び前記インダクタンス成分が含まれ、
前記第2容量成分の放電経路に、前記第2スイッチング素子、及び前記インダクタンス成分が含まれ、
前記第1スイッチング素子がオンすることによって、前記第1容量成分から前記インダクタンス成分に電流が供給され、
前記第2スイッチング素子がオンすることによって、前記第2容量成分から前記インダクタンス成分に電流が供給される、
請求項1に記載のスナバ回路。
The switching circuit includes a first switching element and a second switching element,
The discharge path of the first capacitance component includes the first switching element, the second capacitance component, and the inductance component,
The discharge path of the second capacitance component includes the second switching element and the inductance component,
When the first switching element is turned on, current is supplied from the first capacitance component to the inductance component,
When the second switching element is turned on, current is supplied from the second capacitance component to the inductance component,
The snubber circuit according to claim 1.
前記主回路は、交流電圧を直流電圧に変換する電力変換回路であって、前記交流電圧を整流する整流回路を有しており、
前記切替回路は、前記整流回路の出力電圧に同期して、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子がオン/オフする、
請求項2に記載のスナバ回路。
The main circuit is a power conversion circuit that converts an AC voltage into a DC voltage, and has a rectifying circuit that rectifies the AC voltage,
The switching circuit turns on / off the first switching element and the second switching element in synchronization with the output voltage of the rectifier circuit.
The snubber circuit according to claim 2.
動作モードとして、第1モード、第2モード、第3モード、及び第4モードがあり、
前記第1モードでは、前記整流回路の整流素子がオンしているときに前記第1スイッチング素子がオンし、かつ前記第2スイッチング素子がオフし、
前記第2モードでは、前記整流素子がオンしているときに前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子がオフし、
前記第3モードでは、前記整流素子がオフしているときに前記第1スイッチング素子がオフし、かつ前記第2スイッチング素子がオンし、
前記第4モードでは、前記整流素子がオフしているときに前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子がオフする、
請求項3に記載のスナバ回路。
The operation modes include a first mode, a second mode, a third mode, and a fourth mode,
In the first mode, when the rectifying element of the rectifying circuit is on, the first switching element is on, and the second switching element is off,
In the second mode, the first switching element and the second switching element are turned off when the rectifying element is turned on,
In the third mode, the first switching element is turned off and the second switching element is turned on while the rectifying element is off,
In the fourth mode, the first switching element and the second switching element are turned off when the rectifying element is off.
The snubber circuit according to claim 3.
前記第2モードは、前記第1モードの後に実行され、
前記第4モードは、前記第3モードの後に実行される、
請求項4に記載のスナバ回路。
The second mode is executed after the first mode,
The fourth mode is executed after the third mode,
The snubber circuit according to claim 4.
前記インダクタンス成分は、前記主回路の平滑フィルタを兼ねる、
請求項1〜5のうちいずれか1項に記載のスナバ回路。
The inductance component also serves as a smoothing filter for the main circuit,
The snubber circuit according to any one of claims 1 to 5.
前記インダクタンス成分は、第1インダクタであって、前記主回路が有する第2インダクタ及び出力コンデンサと直列接続されており、
前記第1インダクタは、前記出力コンデンサに対して低電位側に電気的に接続され、
前記第2インダクタは、前記出力コンデンサに対して高電位側に電気的に接続されている、
請求項6に記載のスナバ回路。
The inductance component is a first inductor, which is connected in series with a second inductor and an output capacitor included in the main circuit,
The first inductor is electrically connected to the low potential side with respect to the output capacitor,
The second inductor is electrically connected to the high potential side with respect to the output capacitor,
The snubber circuit according to claim 6.
請求項1〜7のうちいずれか1項に記載のスナバ回路と、
前記主回路と、を備える、
電力変換システム。
A snubber circuit according to any one of claims 1 to 7,
And a main circuit,
Power conversion system.
前記主回路は、交流電圧を直流電圧に変換する電力変換回路であって、前記交流電圧を整流する整流回路を有しており、
前記整流回路は、前記交流電圧の位相に同期してオン/オフするスイッチング素子を整流素子として備える、
請求項8に記載の電力変換システム。
The main circuit is a power conversion circuit that converts an AC voltage into a DC voltage, and has a rectifying circuit that rectifies the AC voltage,
The rectifier circuit includes, as a rectifier element, a switching element that is turned on / off in synchronization with the phase of the AC voltage.
The power conversion system according to claim 8.
前記主回路は、交流電圧を直流電圧に変換する電力変換回路であって、前記交流電圧を整流する整流回路を有しており、
前記整流回路は、ダイオードを整流素子として備える、
請求項8に記載の電力変換システム。
The main circuit is a power conversion circuit that converts an AC voltage into a DC voltage, and has a rectifying circuit that rectifies the AC voltage,
The rectifying circuit includes a diode as a rectifying element,
The power conversion system according to claim 8.
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