JP3253529B2 - 補助共振転流回路を用いた電力変換装置 - Google Patents

補助共振転流回路を用いた電力変換装置

Info

Publication number
JP3253529B2
JP3253529B2 JP17288896A JP17288896A JP3253529B2 JP 3253529 B2 JP3253529 B2 JP 3253529B2 JP 17288896 A JP17288896 A JP 17288896A JP 17288896 A JP17288896 A JP 17288896A JP 3253529 B2 JP3253529 B2 JP 3253529B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resonance
auxiliary
connection point
inductance
switch element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP17288896A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH104686A (ja
Inventor
克二 飯田
健 佐久間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Electric Manufacturing Ltd
Original Assignee
Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Electric Manufacturing Ltd filed Critical Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority to JP17288896A priority Critical patent/JP3253529B2/ja
Publication of JPH104686A publication Critical patent/JPH104686A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3253529B2 publication Critical patent/JP3253529B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主スイッチ素子間
の接続点と分圧用平滑コンデンサ間の接続点との間に配
された双方向性補助スイッチ素子および共振リアクトル
の直列回路よりなる補助共振助共振転流回路を用いた電
力変換装置に、関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、電力用半導体スイッチ素子から
なる電力変換装置においてはスイッチオン,スイッチオ
フ時にスイッチング損失と呼ばれる損失が発生し、これ
は、高周波動作させるとその動作周波数に比例して増大
し、深刻な問題となる。最近、ゼロ電圧スイッチング
(ZVS)あるいはゼロ電流スイッチング(ZCS)に
よるソフトスイッチング方式がいろいろ提案されている
ものの、大容量の電力変換装置に実用できる方式が見当
たらなかった。
【0003】ところが、1989年,(米国)IEEE−I
ASのコンファレンスレコ−ド,P829 〜834 記載の論
文「RESONANT SNUBBERS WITH AUXILIARY SWITCHES (補
助スイッチを有する共振スナバ)」,William Mc M
urray (マックマレ−)による回路は、実用し得る方式
といえる。また、この種の回路の制御方法として、特表
平5-502365号公報「補助共振転流回路を用いて電力変換
器を制御する方法」が示される。かかるものの詳細は文
献によるものとして、ここでは、図6および図7を用い
て簡単に説明する。
【0004】図6は、逆阻止能力のある補助スイッチ素
子を使用した例すなわち上記マックマレ−論文記載のF
ig1を示し、Eは直流電源、CD1,CD2は直流電源Eを
分圧するため直列接続された平滑コンデンサ、S1 ,S
2 は主スイッチ素子、D1 ,D2 は主スイッチ素子S1
,S2 に逆並列接続されたダイオ−ド、CR1,CR2は
主スイッチ素子S1 ,S2 に並列接続された共振コンデ
ンサ、Lrは共振リアクトル、SA1,SA2は補助スイッ
チ素子である。ここで、補助スイッチ素子SA1,SA2は
逆阻止能力のあるサイリスタであって、両者が逆並列に
接続されて双方向性を有している。
【0005】図7は、直列接続ダイオ−ドを有する補助
スイッチ素子を使用した他の例すなわち上記公表特許公
報に記載されたFig1を示し、SA3,SA4は補助スイッ
チ素子である。ここで補助スイッチ素子SA3,SA4は、
逆阻止能力の低いスイッチ素子と逆阻止能力の大きいダ
イオ−ドを直列接続したものをそれぞれ用い、それらの
逆並列接続構成により双方向性を有している。実際に
は、スイッチ素子とダイオ−ドがそれぞれ一体にモジュ
ールされている場合が多く、その場合に図示の点線のよ
うに接続され、したがって、動作的には図6と同じくな
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】かかる図6および図7
の動作を、図8の回路図および図9の波形図を参照して
説明する。Ioは負荷電流、Ipは正側電流、Inは負
側電流、VC1は共振コンデンサCR1の電圧である。図8
において、いま主スイッチ素子S2 にゲ−トが加えられ
ている状態であるが、負荷電流Ioが図示の方向に流れ
ていると、主スイッチ素子S2 には流れず、ダイオ−ド
D2 に流れる。この状態から、時刻T0 で主スイッチ素
子S2 のゲ−トオフと補助スイッチ素子SA1のオンを同
時に行うと、一点鎖線で示す経路に電流が流れて共振リ
アクトルLrの電流が負荷電流Ioになるまで直線的に
増えて行き、時刻Tまでダイオ−ドD2 は導通してい
る。ここで、共振リアクトル電流が負荷電流Ioとなる
とダイオ−ドD2 は非導通となって、共振リアクトルL
rと共振コンデンサCR1,CR2〔CR1,CR2のキャパシ
タンスは(1/2C)とする〕による共振動作が始ま
り、実線で示す経路に電流が流れるようになる。これに
より、図9に点線で示すように、共振コンデンサCR1の
電圧VC1は放電して時刻Tで零となる。そして、このと
きに主スイッチ素子S1 にゲ−トを印加すると、ZVS
となってスイッチング損失は発生しない。
【0007】ところが、かような動作は理想的な回路条
件において実現できるものであり、実用回路では不可能
となる。例えば、共振リアクトルLrに抵抗があると、
これによる損失のために図9の実線で示すように電圧V
C1は零とならず、したがってZVSが実現できなくな
る。この問題を解決する方法として、特表平5-502365号
公報に詳述されているように、共振動作を開始する前に
補助スイッチ素子SA1と主スイッチ素子S2 の導通する
時間をラップさせ、予め共振リアクトル電流を流してか
ら、主スイッチ素子S2 をタ−ンオフさせる、ブースト
と呼ばれている動作をさせている。しかしながら、その
ためには共振リアクトル電流を検出する等の複雑な制御
が必要となって、価格の上昇や信頼性の低下等の問題が
ある。
【0008】しかして本発明の目的とするところは、正
側ル−トおよび負側ル−トの等価インダクタンスの値を
最適に選択してZVSを行い得る格別な補助共振転流回
路を用いた電力変換装置を提供する、ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上述したような
点に鑑みなされたものであって、つぎの如くに構成した
ものである。すなわち、2個の主スイッチ素子間の第1
の接続点と平滑コンデンサ間の第2の接続点とを結ぶ正
側ル−トおよび負側ル−トの等価インダクタンスの値
を、転流の際に放電側の共振コンデンサの電圧が零もし
くは負になる如くに、選択してなるものである。
【0010】つぎに、前述の公表特許公報を始めとして
どのような文献にても見られないところの、補助スイッ
チ素子および共振リアクトルの直列回路よりなる補助共
振転流回路を除いた回路構成部におけるインダクタンス
の存在について、検討する。これは、実際に回路構成に
おいては僅かではあるが必ず存在する部品自身および配
線のインダクタンスを、無視できないためである。特
に、電力変換装置の出力容量が大きくなると、共振リア
クトルのインダクタンスの値を小さくする必要があり、
したがって、配線インダクタンス等の値に近づき大きな
影響を与えることが判明した。これを、図1を用いて説
明する。
【0011】図1は内部インダクタンスや配線インダク
タンス等を等価インダクタンスに置き換え図6に類して
示したものであつて、Lfは等価インダクタンス、P1
は直列接続された平滑コンデンサCD1,CD2間の接続
点、P2 は直列接続された主スイッチ素子S1 ,S2 間
の接続点である。ここで、等価インダクタンスLfは平
滑コンデンサの内部インダクタンスや配線インダクタン
ス等がまとめられ、さらには、接続点P1 ,P2 間の正
側ル−トおよび負側ル−トに分割して配されている。さ
らにこの動作を、図2および図3の等価回路図を参照し
て、説明する。
【0012】さて、前述した場合と同様に、負荷電流I
oがダイオ−ドD2 に流れている状態にて、補助スイッ
チ素子SA1をターンオンさせると、負側電流Inが零
となるまで図2に示す等価回路で動作し、正側電流Ip
および共振コンデンサCR1の電圧VC1は、式(1),
(2)となる。ただし、ωは式(3)であって、(C/
2)はCR1,CR2のキャパシタンス、LはLrのインダ
クタンス、Lfは等価インダクタンス、Eは電源電圧で
ある。
【0013】
【数1】
【0014】また、時刻Tで負側電流Inが零となると
ダイオ−ドD2 がオフし、図3に示す等価回路に移行
し、新たな共振が起こることになる。ここに、時刻Tに
おける正側電流Ipの値をIP1,電圧VC1の値をVC1と
すると、その値IP1,VC1は、式(4),(5)で表せ
る。ただし、ω1 ,ω2 は式(6),(7)である。
【0015】
【数2】
【0016】さらに、かような式(1),(2)および
式(4),(5)について、共振リアクトルLrの値L
を(L=4μH),共振コンデンサCR1,CR2の値Cを
(C=0.5μF)とし、等価インダクタンスLfを変
えて計算した結果を、図示すると図3の如くである。こ
の図のように、正側共振コンデンサCR1の電圧VC1の最
小値が、等価インダクタンスLfの値によってかなり影
響を受けていることが分かる。そして、この電圧VC1の
最小値のところで、主スイッチ素子S1 をオンさせても
VC1の最小値が正の電圧であると、ZVSが行われず、
主スイッチ素子のタ−ンオン損失が増大するばかりでは
なく、急峻な電流変化による電磁ノイズの発生も問題と
なる。
【0017】そこで、正,負側の等価インダクタンスの
値を、共振コンデンサCR1電圧の最小値が零もしくは負
(実際の回路では逆並列ダイオードにより負にはならな
い)となるように、選ぶものする。かように等価インダ
クタンスの最適値に選ぶことにより、共振コンデンサ電
圧の最小値を零もしくは負となるようにして、最小値近
辺で主スイッチ素子をタ−ンオンさせる。これより、Z
VSがなされてタ−ンオン損失を著しく減少させるとと
もに、急峻な電流変化を生じさせないために電磁ノイズ
の発生も抑制することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】図5は本発明が適用された一実施
例を図1に類して示し、Lf’は等価インダクタンス、
Lc,Lsはインダクタンスである。ここに、等価イン
ダクタンスLf’は(Lf’=Lf−Ls−Lc)であ
る。すなわち、図1においては、接続点P1 ,P2 間の
補助スイッチ素子SA1,SA2および共振リアクトルLr
の直列回路抜きであるところの、接続点P1 と接続点P
2 とを結ぶ正側ル−トおよび負側ル−トにおける等価イ
ンダクタンスLf’の値を、転流の際に放電側の共振コ
ンデンサの電圧が零もしくは負になる如くに、選択し得
るものである。ここで、平滑コンデンサCD1,CD2内部
のインダクタンスLcおよび主スイッチ素子S1 ,S2
周りのインダクタンスLsは必ず存在しても、自由に変
えることができず、等価インダクタンスLf’の値を、
前述した如き正,負側の等価インダクタンスLfの最適
値が(Lc+Ls)より大きい範囲で決定する。具体的
には、インダクタンスの値を〔Lf−(Lc+Ls)〕
を有する導体を用い、平滑コンデンサCD1,CD2と主ス
イッチ素子S1 ,S2 (並列にダイオ−ドと共振コンデ
ンサが接続されている)との間を接続するものであって
よい。なお、主スイッチ素子S2から主スイッチ素子S
1への転流について説明したが、負荷電流の方向を逆に
すればS1〜S2への転流も同じようになることは勿論
である。
【0019】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、格
別に主スイッチ素子のタ−ンオンが零電圧によって行わ
れ、電力変換装置の効率の向上とともに電磁ノイズの発
生も抑制し得る補助共振転流回路を用いた電力変換装置
を、提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は内部インダクタンスや配線インダクタン
ス等を等価インダクタンスに置き換えて示した回路図で
ある。
【図2】図2は図1の動作を説明するため示した第1の
等価回路図である。
【図3】図3は図1の動作を説明するため示した第2の
等価回路図である。
【図4】図4は等価インダクタンス値の選択例を示した
波形図である。
【図5】図5は本発明が適用された一実施例を示す回路
図である。
【図6】図6は逆阻止能力のある補助スイッチ素子を使
用した従来例を示す回路図である。
【図7】図7は直列接続ダイオ−ドを有する補助スイッ
チ素子を使用した他の従来例を示す回路図である。
【図8】図8は図6および図7の動作を説明するために
示した回路図である。
【図9】図9は図6および図7の動作を説明するために
示した波形図である。
【符号の説明】
E 直流電源 CD1,2 平滑コンデンサ S1,2 主スイッチ素子 D1,2 ダイオ−ド CR1,2 共振コンデンサ Lr 共振リアクトル SA1,2 補助スイッチ素子 Lf 等価インダクタンス Lf’ 等価インダクタンス Io 負荷電流 Ip 正側電流 In 負側電流 VC1 CR1の電圧 P1 接続点 P2 接続点 Lc インダクタンス Ls インダクタンス
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/48 H02M 7/5387

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源の正負極間に直列接続されて逆
    並列ダイオードおよび並列接続された共振コンデンサを
    備える2個の主スイッチ素子間の第1の接続点と、前記
    直流電源に直列接続された分圧のための平滑コンデンサ
    間の第2の接続点との間に、双方向性補助スイッチ素子
    および共振リアクトルの直列回路よりなる補助共振転流
    回路を具備して成る電力変換装置において、前記第1の
    接続点と第2の接続点とを結ぶ正側ル−トおよび負側ル
    −トの等価インダクタンスの値を、転流の際に放電側の
    共振コンデンサの電圧が零もしくは負になる如くに選択
    してなることを特徴とする補助共振転流回路を用いた電
    力変換装置。
JP17288896A 1996-06-12 1996-06-12 補助共振転流回路を用いた電力変換装置 Expired - Fee Related JP3253529B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17288896A JP3253529B2 (ja) 1996-06-12 1996-06-12 補助共振転流回路を用いた電力変換装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17288896A JP3253529B2 (ja) 1996-06-12 1996-06-12 補助共振転流回路を用いた電力変換装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH104686A JPH104686A (ja) 1998-01-06
JP3253529B2 true JP3253529B2 (ja) 2002-02-04

Family

ID=15950191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17288896A Expired - Fee Related JP3253529B2 (ja) 1996-06-12 1996-06-12 補助共振転流回路を用いた電力変換装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3253529B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7658760B2 (en) 2000-12-28 2010-02-09 Abbott Cardiovascular Systems Inc. Thermoelastic and superelastic Ni-Ti-W alloy

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8303183A (nl) * 1983-09-15 1985-04-01 Philips Nv Werkwijze voor het aanbrengen van een transparante laag op een substraat.
US8199544B2 (en) 2007-09-01 2012-06-12 Brusa Elektronik Ag Zero-voltage switching power converter
WO2011036912A1 (ja) 2009-09-24 2011-03-31 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
DE102016217040A1 (de) * 2016-09-07 2018-03-08 Brusa Elektronik Ag Hochleistungs-Ladungspumpe mit induktiven Elementen

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7658760B2 (en) 2000-12-28 2010-02-09 Abbott Cardiovascular Systems Inc. Thermoelastic and superelastic Ni-Ti-W alloy
US8382819B2 (en) 2000-12-28 2013-02-26 Abbot Cardiovascular Systems Inc. Thermoelastic and superelastic Ni-Ti-W alloy
US8702790B2 (en) 2000-12-28 2014-04-22 Abbott Cardiovascular Systems Inc. Thermoelastic and superelastic Ni—Ti—W alloy
US8974517B2 (en) 2000-12-28 2015-03-10 Abbott Cardiovascular Systems Inc. Thermoelastic and superelastic NI-TI-W alloy

Also Published As

Publication number Publication date
JPH104686A (ja) 1998-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7006362B2 (en) DC/DC converter
JP4378400B2 (ja) 双方向dc−dcコンバータ及び双方向dc−dcコンバータの制御方法
KR101134263B1 (ko) 직접형 교류 전력 변환 장치
US7110265B2 (en) Non-isolated DC-DC converters with direct primary to load current
JP3207431B2 (ja) 新規なソフト・スイッチ3相ブースト整流器及び電圧インバータ
CN102347702B (zh) 高效半桥直流到交流转换器
US8374005B2 (en) Direct AC power converting apparatus
JPH04299074A (ja) 電力変換装置のスナバ回路
JP4626722B1 (ja) 電力変換装置、及びその制御方法
JPWO2008020629A1 (ja) 絶縁昇圧型プッシュプル式ソフトスイッチングdc/dcコンバータ
EP0896418A2 (en) Circuit for reducing switching losses of a power converter and method of operation thereof
US20090001410A1 (en) Driver Circuit and Electrical Power Conversion Device
US5625549A (en) Boost-buck rectifier bridge circuit topology with diode decoupled boost stage
JP2001078435A (ja) 電流制御型半導体スイッチング素子を使用した電力変換装置におけるスイッチング素子の駆動装置
JP3253529B2 (ja) 補助共振転流回路を用いた電力変換装置
JPH0622551A (ja) 共振型dc−dcコンバータ
JP3864799B2 (ja) Pwmサイクロコンバータ
JP2001309647A (ja) チョッパ回路
JP2003230276A (ja) 電力変換装置の制御方法
KR100834031B1 (ko) 스너버회로를 이용한 역률개선회로
WO2011058665A1 (ja) 電力変換装置
JP2803069B2 (ja) 補助共振転流回路を用いた電力変換装置
JP3877042B2 (ja) 補助共振回路
JP3124921B2 (ja) Dc−dcコンバータ
KR100815567B1 (ko) 스너버회로를 이용한 역률개선회로

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081122

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081122

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091122

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111122

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111122

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121122

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131122

Year of fee payment: 12

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees