JP4747649B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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1次側に中間端子を有する高周波トランスと、
第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子を直列接続した第1アーム、並びに、第3スイッチング素子及び第4スイッチング素子を直列接続した第2アーム、からなるフルブリッジ構成の第1インバータと、
前記第1から第4スイッチング素子のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続した第1から第4の共振コンデンサと、
高周波トランスの2次側に配置された整流手段と、
前記整流手段の出力電流を制御する第2インバータと、
前記分圧コンデンサによる中間電圧と高周波トランスの中間端子とを接続する共振リアクトルと、
前記共振リアクトルに流れる電流を検知する共振リアクトル電流検知手段と、
を具備し、
前記第1スイッチング素子及び前記第4スイッチング素子への導通と、前記第2スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子への導通と、を交互に行う場合に、前記共振リアクトルに流れる電流が最小となるように各スイッチング素子の導通時間に差を設けることで、スイッチング素子が各アームの動作に関わらずゼロ電圧スイッチング動作を実現して、装置の高効率化を実現することができる。また、各アームが位相差180度で動作する
ときのコンデンサ容量やスイッチング素子の導通時間などのバラツキによる共振リアクトル電流の発生を防止して、機器の一層の高効率化を実現することができる。
第1から第4スイッチング素子の駆動するインバータ駆動手段と、インバータ制御手段と、を具備し、前記インバータ制御手段は、前記インバータ駆動手段を用いて、前記第1スイッチング素子及び前記第4スイッチング素子の駆動時間と、前記第2スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子の駆動時間を変化させ、前記誤差電流がゼロになるように制御する。
図1において、直列接続されたスイッチング素子Q1とQ2、Q3とQ4とが第1インバータ14を構成し、各スイッチング素子Q1〜Q4のコレクタ−エミッタ(またはドレイン−ソース)間にはゼロ電圧スイッチング用の共振コンデンサ15a〜15dが接続されている。
図3において、図1の回路構成と異なるのは、分圧コンデンサ11と並列に直流電圧分圧抵抗19を接続して、その接続部を共振リアクトル12と接続した点である。上記以外の構成要素は第1の実施の形態と同等であり、説明は第1の実施の形態のものを援用する。
図4において、図3の回路構成と異なるのは、分圧コンデンサ11と並列に抵抗可変手段20を接続して、その接続部を共振リアクトル12と接続した点であり、それ以外の構成要素は第2の実施の形態と同等であり、説明は第2の実施の形態のものを援用する。
図5において、図4の回路構成と異なるのは、共振リアクトル電流検知手段21と、導通時間補正手段22とを配置して、これらから得られる信号を基にインバータ制御手段23とインバータ駆動手段24とで各スイッチング素子の導通時間を補正するようにした点である。上記以外の構成要素は第3の実施の形態と同等であり、説明は第3の実施の形態のものを援用する。
図7において、図1の回路構成と異なるのは、高周波トランス13の内部構成として、コア25と1次巻線26と2次巻線27とを図示した点である。上記以外の構成要素は第1の実施の形態と同等であり、説明は第1の実施の形態のものを援用する。
図8において、図7の高周波トランス13と異なるのは、高周波トランス13のコアにギャップと1次巻線を覆う磁気遮蔽手段29を設ける構成とした点である。上記以外の構成要素は第5の実施の形態と同等であり、説明は第5の実施の形態のものを援用する。
12 共振リアクトル
13 高周波トランス
14 第1インバータ
15a〜15d 共振コンデンサ
16 整流手段
17 第2インバータ
18 系統
19 直流電圧分圧抵抗
20 抵抗可変手段
21 共振リアクトル電流検知手段
22 導通時間補正手段
29 磁気遮蔽手段
Claims (10)
- 直流電圧を分割する2個以上の分圧コンデンサと、
1次側に中間端子を有する高周波トランスと、
第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子を直列接続した第1アーム、並びに、第3スイッチング素子及び第4スイッチング素子を直列接続した第2アーム、からなるフルブリッジ構成の第1インバータと、
前記第1から第4スイッチング素子のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続した第1から第4の共振コンデンサと、
高周波トランスの2次側に配置された整流手段と、
前記整流手段の出力電流を制御する第2インバータと、
前記分圧コンデンサによる中間電圧と高周波トランスの中間端子とを接続する共振リアクトルと、
前記共振リアクトルに流れる電流を検知する共振リアクトル電流検知手段と、
を具備し、
前記第1スイッチング素子及び前記第4スイッチング素子への導通と、前記第2スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子への導通と、を交互に行う場合に、前記共振リアクトルに流れる電流が最小となるように各スイッチング素子の導通時間に差を設ける、電力変換装置。 - 分圧コンデンサと並列に直流電圧分圧抵抗を接続する請求項1記載の電力変換装置。
- 分圧コンデンサと並列に接続する直流電圧分圧抵抗値を可変する請求項1または2記載の電力変換装置。
- 前記共振リアクトル電流検知手段が検出した電流値を基に、ゼロ電流に対する誤差電流を算出する導通時間補正手段と、
第1から第4スイッチング素子の駆動するインバータ駆動手段と、
インバータ制御手段と、を具備し、
前記インバータ制御手段は、前記インバータ駆動手段を用いて、前記第1スイッチング素子及び前記第4スイッチング素子の駆動時間と、前記第2スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子の駆動時間を変化させ、前記誤差電流がゼロになるように制御する、請
求項1〜3のいずれか1項記載の電力変換装置。 - 第1アームと並列に接続された第1共振コンデンサ及び第2共振コンデンサの容量を、第2アームと並列に接続された第3共振コンデンサ及び第4共振コンデンサの容量に対して異なる値とする請求項1〜4のいずれか1項記載の電力変換装置。
- 高周波トランスは、1次側に配置される第1の1次巻線及び第2の1次巻線と、2次側に配置される2巻線と、を有し、
前記第1の1次巻線のターン数及び前記第2の1次巻線のターン数を等しくし、
前記第1の1次巻線及び前記2次巻線の距離と、前記第2の1次巻線及び前記2次巻線の距離と、を等しくし、
前記第1の1次巻線及び2次巻線の結合係数と、前記第2の1次巻線及び2次巻線の結合係数と、を等しくする請求項1〜5のいずれか1項記載の電力変換装置。 - 高周波トランスにコアギャップを有して磁束漏洩型とする請求項1〜6のいずれか1項記載の電力変換装置。
- 高周波トランスの1次巻線と2次巻線との間に磁気遮蔽手段を配置する請求項1〜7のいずれか1項記載の電力変換装置。
- 請求項1〜8のいずれか1項記載の電力変換装置で直流電力を商用周波数の交流電力に変換するようにした燃料電池。
- 請求項1〜8のいずれか1項記載の電力変換装置で直流電力を商用周波数の交流電力に変換するようにした太陽電池。
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Family Applications (1)
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JP2005117887A Expired - Fee Related JP4747649B2 (ja) | 2005-04-15 | 2005-04-15 | 電力変換装置 |
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