JP2022551808A - 中周波変圧器(mft)における最適化された電流平衡のための分割エネルギ伝達インダクタを有するデュアルアクティブブリッジコンバータ - Google Patents
中周波変圧器(mft)における最適化された電流平衡のための分割エネルギ伝達インダクタを有するデュアルアクティブブリッジコンバータ Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、パワーエレクトロニクスの分野に関する。本発明は、独立特許請求項に係るデュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータに関する。
数キロヘルツの(特に3kHzを超えるまたはそれよりも遥かに高い)高周波数の高電流(数百アンペア以上、特に200Aを超えるもの)を扱う変圧器を、低コストおよび/または在庫部品で構築することは非常に難しく、その理由は、低周波数、特に1kHzを下回る周波数および/または低電流、特に100Aを下回る電流では無視できる、いくつかの影響にある。このような高い周波数および/または電流を必要とする典型的な用途は、中周波変圧器(medium frequency transformer)であり、中周波変圧器は、固体変圧器(solid state transformer)において、特に
・電気自動車(EV:electric vehicle)の高速充電
・太陽光発電(PV:photovoltaic)
・バッテリエネルギ貯蔵システム(BESS:battery energy storage system)
・洋上および陸上風力発電
・データセンター
におけるような、中電圧(MV:medium voltage)グリッドへの接続された分散電力のためのAC/DCコンバータとして構成されたSSTにおいて、よく使用され、典型的な用途は、それだけでなく、EV高速充電器の充電ポールに必要な、ガルバニック絶縁を有する高電力低電圧DC/DCコンバータでよく使用される、MV絶縁が必要でない変圧器である。このようなDC/DCコンバータの具体的な一例は、スイス特許出願公開CH707533A2または米国特許出願公開CH2018/0159435A1に具体例として記載されている、デュアルアクティブブリッジコンバータであり、これらの出願双方の全体を本明細書に引用により援用する。
これらの目的は、独立請求項に係る特徴の組み合わせを有するデュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータによって達成される。さらに他の具体例としての実施形態は、従属請求項および添付の図面と組み合わせた以下の説明から明らかである。
具体例としての実施形態の詳細な説明
図1のa)は、本発明の可能な出発点とみなし得る、基本的な先行技術のデュアルアクティブブリッジDC/DC(DAB:dual active bridge)コンバータ1を示す。DC/ACコンバータ12は、好ましくはその入力に接続されたDCリンクキャパシタを含むDC源からのDC電圧および/または電流を、中周波の、すなわち好ましくは500Hzと500kHzとの間の周波数範囲のAC電圧および/または電流に変換するように構成されている。上記AC電圧および/または電流は、変圧器141、特に中周波変圧器(MFT)を含むAC中間回路14に与えられ、この変圧器は、一次側と二次側とを含み、これらの一次側と二次側との間にガルバニック絶縁を与える。この変圧器は、とりわけ、結合インダクタンスLmおよびLm’ならびに漂遊インダクタンスLsによって特徴付けることができ、その一次側の1つまたは複数の巻線が、インダクタを介してDC/ACコンバータに接続され、このインダクタは、エネルギ伝達インダクタと呼ばれることもあり、インダクタンスLDABを有する。変圧器は、その一次側の電圧および/または電流を、周知の方法で二次側の電圧および/または電流に変換する。上記二次側の電圧および/または電流は、次に、AC/DCコンバータ16により、上記AC/DCコンバータ16の出力におけるDC電圧および/または電流に変換される。変圧器の二次側とAD/DCコンバータとの間に接続された任意のインダクタは、特に1:1の変圧器巻数比の場合、好ましくはLDABと少なくとも事実上同一のインダクタンスL’DABを有する。DC/ACコンバータ12は、特に、図1のb)に示されるものに対応するハーフブリッジ構成で配置されるかまたは図1のc)に示されるものに対応するフルブリッジ構成で配置される、複数の半導体スイッチを含み得る。同様に、AC/DCコンバータ16は、特に、図1のb)に示されるものに対応するハーフブリッジ構成で配置されるかまたは図1のc)に示されるものに対応するフルブリッジ構成で配置される、複数の半導体スイッチを含み得る。
●たとえば各種EV高速充電器トポロジで必要な、MVグリッド接続SST内のセルだけでなく高電力低電圧用途の場合も、数百アンペアを扱う必要があるデュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータの、非常に一般的な概念。
〇好ましくは第1のDCリンクキャパシタを含む第1のDCリンク10と、
〇第1のDCリンクに接続されたコンバータブリッジと、
〇一次側と二次側とを有する、変圧器、好ましくは中周波変圧器とを備え、
〇変圧器の一次側は、複数のM>1個の一次巻線を含み、複数の一次巻線の各々は第1の端子と第2の端子とを有し、デュアルアクティブDC/DCコンバータは、
〇第1の複数のM個のエネルギ伝達インダクタを備え、
〇M個の一次巻線のうちの各一次巻線ごとに、第1の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、一次巻線ブリッジとコンバータブリッジとの間に接続されることを、特徴とする。
〇好ましくは第1のDCリンクキャパシタを含む第1のDCリンクと、
〇第1のDCリンクに接続されたDC/ACコンバータとを備え、DC/ACコンバータは、
・第1のDCリンクに接続されたコンバータブリッジを含み、デュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータはさらに、
〇DC/ACコンバータに接続されたAC中間回路を備え、AC中間回路は、
・一次側と二次側とを有する、好ましくは中周波変圧器である変圧器を含み、
・一次側は複数のM>1個の一時巻線を含み、さらに、
・第1の複数のM個のエネルギ伝達インダクタを含み、
・一次巻線のうちの各一次巻線ごとに、第1の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、一次巻線ブリッジとコンバータブリッジとの間に接続され、デュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータはさらに、
〇AC中間回路の二次側に接続されたAC/DCコンバータと、
〇好ましくは第2のDCリンクキャパシタを含み、AC/DCコンバータの出力に接続された第2のDCリンクとを備える。
〇デュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータは、第1のDCリンクに並列接続された第1の複数のN>1個のコンバータブリッジ、特に合計N>1個のコンバータブリッジを備え、
〇コンバータは第2の複数のN個のエネルギ伝達インダクタをさらに備え、
〇第2の複数のN個のエネルギ伝達インダクタの各々は、コンバータブリッジのうちの1つと共通ノード(C)との間に接続され、
〇第1の複数のM個のエネルギ伝達インダクタの各々は、共通ノードと、複数の一次巻線のうちの異なる一次巻線の第1の端子との間に接続される。
○複数のO個の共通ノードを備え、O<NおよびO<Mであり、特に合計O個の共通ノードを備え、
○第1の複数のN個のエネルギ伝達インダクタの各々は、コンバータブリッジのうちの1つと共通ノードのうちの1つとの間に接続され、
○第2の複数のM個のエネルギ伝達インダクタの各々は、共通ノードのうちの1つと、複数の一次巻線のうちの異なる一次巻線の第1の端子との間に接続される。
○コンバータブリッジの各々は、第1の入力端子および第2の入力端子とインバータブリッジ出力(代わりに複数の半導体スイッチにより第1の入力端子または第2の入力端子に導通接続可能)とを含むインバータハーフブリッジであり、
○各エネルギ伝達インダクタは、第1の端子と第2の端子とを有し、
○各インバータハーフブリッジごとに、複数のエネルギ伝達インダクタのうちの対応するエネルギ伝達インダクタの第1の端子が、対応するインバータブリッジ出力に接続され、
○第1の複数のM個のエネルギ伝達インダクタのうちの各エネルギ伝達インダクタの第2の端子は、異なる一次巻線に接続される。
○コンバータブリッジの各々は、第1の入力端子および第2の入力端子とインバータブリッジ出力(代わりに複数の半導体スイッチにより第1の入力端子または第2の入力端子に導電接続可能)とを含むインバータハーフブリッジであり、
○各エネルギ伝達インダクタは、第1の端子と第2の端子とを有し、
○各インバータハーフブリッジごとに、複数のエネルギ伝達インダクタのうちの対応するエネルギ伝達インダクタの第1の端子が、対応するインバータブリッジ出力に接続され、
○第2の複数のN個のエネルギ伝達インダクタのうちのすべてのエネルギ伝達インダクタの第2の端子がまとめて共通ノードに接続される。
○第1のDCリンクは正の端子と負の端子とを有し、
○すべてのインバータハーフブリッジの第1の入力端子は正の端子に接続され、
○すべてのインバータハーフブリッジの第2の入力端子は負の端子に接続される。
○好ましくは第2のDCリンクキャパシタを含む第2のDCリンクをさらに備える。
○第2のDCリンクに接続された第2のコンバータブリッジをさらに備え、
○変圧器の二次側は、複数のM’>1個の二次巻線を含み、複数の二次巻線の各々は、第1の端子と第2の端子とを有し、デュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータはさらに、
○第3の複数のM’個のエネルギ伝達インダクタを備え、
○M’個の二次巻線のうちの各二次巻線ごとに、第3の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、二次巻線ブリッジと第2のコンバータブリッジとの間に接続される。
○第2の複数のN’>1個のコンバータブリッジ、特に合計N’>1個のコンバータブリッジが、第2のDCリンクに並列接続され、
○コンバータは第4の複数のN’個のエネルギ伝達インダクタをさらに備え、
○第2の複数のN’>個のコンバータブリッジのうちの各コンバータブリッジごとに、第4の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、コンバータブリッジと複数の二次巻線との間に接続される。
○第2の複数のN’>1個のコンバータブリッジが第2のDCリンクに並列接続され、
○コンバータは第4の複数のN’個のエネルギ伝達インダクタをさらに備え、
○第4の複数のN’個のエネルギ伝達インダクタの各々は、コンバータブリッジのうちの1つと、他の共通ノード(C)との間に接続され、
○第3の複数のM’個のエネルギ伝達インダクタの各々は、上記他の共通ノードと、複数の二次巻線のうちの異なる二次巻線の第1の端子との間に接続される。
○複数のN>1個のコンバータブリッジの各々は、インバータブリッジであり、
○変圧器の二次側は、少なくとも1つの二次巻線を含み、コンバータはさらに、
○第2のDCリンクに並列接続された第2の複数のN’>1個の整流器ブリッジと
○第4の複数のN’個のエネルギ伝達インダクタとを備え、
○各整流器ブリッジごとに、第4の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、上記整流器ブリッジと複数の二次巻線との間に接続される。
Claims (17)
- デュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータであって、
a)第1のDCリンク(10)と、
b)前記第1のDCリンク(10)に接続されたコンバータブリッジと、
c)一次側と二次側とを有する変圧器(2141)とを備え、
d)前記変圧器(2141)の前記一次側は、複数のM>1個の一次巻線を含み、前記複数の一次巻線の各々は、第1の端子と第2の端子とを有し、前記デュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータは、
e)共通ノード(C)において接続された第1の複数のM個のエネルギ伝達インダクタ(LDAB1)を備え、
f)前記M個の一次巻線のうちの各一次巻線ごとに、前記第1の複数のエネルギ伝達インダクタ(LDAB1)のうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、前記一次巻線と前記コンバータブリッジとの間に接続される
ことを特徴とする、デュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータ。 - a)前記デュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータは、前記第1のDCリンクに並列接続された第1の複数のN>1個のコンバータブリッジ、特に合計N>1個のコンバータブリッジを備え、
b)前記コンバータは第2の複数のN個のエネルギ伝達インダクタをさらに備え、
c)前記第2の複数のN個のエネルギ伝達インダクタの各々は、前記コンバータブリッジのうちの1つと前記共通ノード(C)との間に接続され、
d)前記第1の複数のM個のエネルギ伝達インダクタの各々は、前記共通ノードと、前記複数の一次巻線のうちの異なる一次巻線の前記第1の端子との間に接続される、請求項1に記載のデュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータ。 - 前記コンバータブリッジの各々は、第1の入力端子および第2の入力端子とインバータブリッジ出力(代わりに複数の半導体スイッチにより前記第1の入力端子または前記第2の入力端子に導通接続可能)とを含むインバータハーフブリッジであり、各インバータハーフブリッジごとに、前記第1の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、前記インバータブリッジ出力と直列に接続される、先行する請求項のいずれか1項に記載のデュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータ。
- a)複数のO個の共通ノードをさらに備え、O<NおよびO<Mであり、
b)前記第1の複数のN個のエネルギ伝達インダクタの各々は、前記コンバータブリッジのうちの1つと前記共通ノードのうちの1つとの間に接続され、
c)前記第2の複数のM個のエネルギ伝達インダクタの各々は、前記共通ノードのうちの1つと、前記複数の一次巻線のうちの異なる一次巻線の前記第1の端子との間に接続される、請求項2または3に記載のデュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータ。 - M≠Nであり、好ましくはM<Nである、請求項2~4のいずれか1項に記載のデュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータ。
- 前記コンバータは、第1の複数のM>1個のコンバータブリッジを備え、前記コンバータブリッジと前記一次巻線とが、ペアにして、前記第1の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタを介して接続され、前記異なる1つのエネルギ伝達インダクタは、前記コンバータブリッジのうちの1つと前記一次巻線のうちの1つとを含む接続された各ペア間に接続される、請求項1に記載のデュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータ。
- a)前記コンバータブリッジの各々は、第1の入力端子および第2の入力端子とインバータブリッジ出力(代わりに複数の半導体スイッチにより前記第1の入力端子または前記第2の入力端子に導電接続可能)とを含むインバータハーフブリッジであり、
b)各エネルギ伝達インダクタは、第1の端子と第2の端子とを有し、
c)各インバータハーフブリッジごとに、前記複数のエネルギ伝達インダクタのうちの対応するエネルギ伝達インダクタの前記第1の端子が、対応する前記インバータブリッジ出力に接続され、
d)前記第2の複数のN個のエネルギ伝達インダクタのうちのすべてのエネルギ伝達インダクタの前記第2の端子がまとめて前記共通ノードにおいて接続される、請求項2~5のいずれか1項に記載のデュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータ。 - a)前記コンバータブリッジの各々は、第1の入力端子および第2の入力端子とインバータブリッジ出力(代わりに複数の半導体スイッチにより前記第1の入力端子または前記第2の入力端子に導通接続可能)とを含むインバータハーフブリッジであり、
b)各エネルギ伝達インダクタは、第1の端子と第2の端子とを有し、
c)各インバータハーフブリッジごとに、前記複数のエネルギ伝達インダクタのうちの対応するエネルギ伝達インダクタの前記第1の端子が、対応する前記インバータブリッジ出力に接続され、
d)前記第1の複数のM個のエネルギ伝達インダクタのうちの各エネルギ伝達インダクタの前記第2の端子は、異なる一次巻線に接続される、先行する請求項のいずれか1項に記載のデュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータ。 - 前記複数の一次巻線すべての前記第2の端子がまとめて接続される、先行する請求項のいずれか1項に記載のデュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータ。
- a)前記第1のDCリンクは正の端子と負の端子とを有し、
b)すべてのインバータハーフブリッジの前記第1の入力端子は前記正の端子に接続され、
c)すべてのインバータハーフブリッジの前記第2の入力端子は前記負の端子に接続される、先行する請求項のいずれか1項に記載のデュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータ。 - 前記第1のDCリンクは中性端子をさらに有し、前記複数の一次巻線すべての前記第2の端子が前記中性端子に接続される、先行する請求項のいずれか1項に記載のデュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータ。
- a)好ましくは第2のDCリンクキャパシタを含む第2のDCリンクをさらに備える、先行する請求項のいずれか1項に記載のデュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータ。
- a)前記第2のDCリンクに接続された第2のコンバータブリッジをさらに備え、
b)前記変圧器の前記二次側は、複数のM’>1個の二次巻線を含み、前記複数の二次巻線の各々は、第1の端子と第2の端子とを有し、前記デュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータはさらに、
c)第3の複数のM’個のエネルギ伝達インダクタを備え、
d)前記M’個の二次巻線のうちの各二次巻線ごとに、前記第3の複数のエネルギ伝達インダクタのうちの異なるエネルギ伝達インダクタが、前記二次巻線ブリッジと前記第2のコンバータブリッジとの間に接続される、請求項12に記載のデュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータ。 - a)第2の複数のN’>1個のコンバータブリッジが前記第2のDCリンクに並列接続され、
b)前記コンバータは第4の複数のN’個のエネルギ伝達インダクタをさらに備え、
c)前記第4の複数のN’個のエネルギ伝達インダクタの各々は、前記コンバータブリッジのうちの1つと、他の共通ノード(C’)との間に接続され、
d)前記第3の複数のM’個のエネルギ伝達インダクタの各々は、前記他の共通ノードと、前記複数の一次巻線のうちの異なる一次巻線の前記第1の端子との間に接続される、先行する請求項のいずれか1項に記載のデュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータ。 - 前記第1の複数のN>1個のコンバータブリッジのうちのコンバータブリッジは、好ましくは少なくとも事実上同期した態様で動作するように構成されたアクティブブリッジであり、もしあれば、前記第2の複数のコンバータブリッジのうちの前記コンバータブリッジも、好ましくは少なくとも事実上同期した態様で動作するように構成されたアクティブブリッジである、請求項2~5または7~14のいずれか1項に記載のデュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータ。
- 第1のDCリンク(10)は第1のDCリンクキャパシタを含む、先行する請求項のいずれか1項に記載のデュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータ。
- 前記変圧器は中周波変圧器である、先行する請求項のいずれか1項に記載のデュアルアクティブブリッジDC/DCコンバータ。
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
JP2001268906A (ja) * | 2000-03-01 | 2001-09-28 | Delphi Technol Inc | サブ共振dc−dcコンバータを有するデュアル電圧自動車両電気システム |
JP2016134932A (ja) * | 2015-01-15 | 2016-07-25 | トヨタ自動車株式会社 | 電力変換装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5245520A (en) * | 1991-10-10 | 1993-09-14 | Paul Imbertson | Asymmetrical duty cycle power converter |
US6081435A (en) * | 1998-05-04 | 2000-06-27 | Lucent Technologies Inc. | Cross-conduction limiting circuit, method of operation thereof and DC/DC converter employing the same |
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---|---|---|---|---|
JP2001268906A (ja) * | 2000-03-01 | 2001-09-28 | Delphi Technol Inc | サブ共振dc−dcコンバータを有するデュアル電圧自動車両電気システム |
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JP2017070083A (ja) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | サンケン電気株式会社 | 共振型双方向dc/dcコンバータ |
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