JP4768498B2 - 双方向dc−dcコンバータおよびそれを用いた電源装置 - Google Patents
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Description
図2および図3は、本発明の実施例1による昇圧動作を説明する回路図その1およびその2である。また、図4は、本発明の実施例1による昇圧動作を説明する電圧・電流波形図である。
まず、モードAでは、IGBTQ1がオン状態、IGBTQ2、Q3はオフ状態である。平滑用リアクトルLsの電流ILsが徐々に増加し、共振用リアクトルLr1の電流ILr1が負の向きへ大きさが徐々に増加し、平滑用リアクトルLsと共振用リアクトルLr1に電源V1のエネルギーが蓄積される。このとき、緩衝用コンデンサC2、C3と、共振用コンデンサCrは、図2(A)に示す極性で充電されている。
その後、時刻t1でIGBTQ1をオフする。このときIGBTQ1に並列に接続されている緩衝用コンデンサC1の電圧VQ1は、ゼロ電圧から徐々に増加していく。したがって、IGBTQ1は、時刻t1でゼロ電圧スイッチングされる。電圧VQ1の増加に伴い、IGBTQ2のコレクタとIGBTQ1のコレクタとの間の電圧は減少するが、共振用リアクトルLr1、Lr2の電流ILr1、ILr2は時刻に対して急峻に変化しない。緩衝用コンデンサC2、C3は蓄積されていた電荷を放電し、電圧VQ2、VQ3は減少していく。電圧VQ3がゼロ電圧に達するとダイオードD3が導通する。このときの回路の状態を図2(B)に示す。すなわち、平滑用リアクトルLsに流れる電流ILsは、次の2径路に分流する。つまり、共振用リアクトルLr1を流れた後、緩衝用コンデンサC1へ流れる径路と、緩衝用コンデンサC3(電圧VQ3がゼロ電圧の場合にはダイオードD3)と共振用コンデンサCrと緩衝用コンデンサC2へ流れる径路である。異なった見方をすれば、共振用リアクトルLr1、Lr2が、平滑用リアクトルLsの電流ILsを共振用コンデンサCrに導く働きをしている。
その後、時刻t2で電圧VQ2がゼロ電圧に達するとダイオードD2が導通し、モードCの状態になる。平滑用リアクトルLsに流れる電流ILsは、共振用リアクトルLr1、ダイオードD3、共振用コンデンサCr、ダイオードD2へ流れる。ここで、共振用リアクトルLr1と共振用リアクトルLr2との直列回路には、共振用コンデンサCrの電圧が印加される。したがって、電流ILr1、ILr2の時間変化は正となる。つまり、平滑用リアクトルLsに流れる電流ILsは、一部が共振用リアクトルLr2に分流し、共振用コンデンサCrを流れた電流と合流し、ダイオードD2へ流れる。このとき、平滑用リアクトルLsに蓄積された電源V1のエネルギーは電源V2へ供給され、電流ILsは徐々に減少する。また、平滑用リアクトルLsと共振用リアクトルLr1とに蓄積されたエネルギーの一部が、共振用コンデンサCrに蓄積される。
その後、時刻t3でIGBTQ2、Q3をオンする。なお、IGBTQ2はオンしなくても良い。IGBTQ2は、時刻t3から後述する時刻t9の期間までは、オン状態とオフ状態のどちらでも良い。時刻t3において、電圧VQ2、VQ3はゼロ電圧であるから、IGBTQ2、Q3はゼロ電圧スイッチングされ、モードDの状態になる。平滑用リアクトルLsに流れる電流ILsは、共振用リアクトルLr1と共振用リアクトルLr2とに分流される。共振用リアクトルLr1を流れる電流ILr1は、ダイオードD3、共振用コンデンサCrを流れた後、共振用リアクトルLr2を流れる電流ILr2と合流し、ダイオードD2へ流れる。モードCと同様に、電流ILr1、ILr2の時間変化は正となるので、電流ILr1の大きさは減少し、電流ILr2が増加する。このとき、平滑用リアクトルLsに蓄積された電源V1のエネルギーは電源V2へ供給され、電流ILsは徐々に減少する。また、平滑用リアクトルLsと共振用リアクトルLr1とに蓄積されたエネルギーの一部が、共振用コンデンサCrに蓄積される。
その後、時刻t4で電流ILr1が負から正に変化し、モードEの状態になる。平滑用リアクトルLsに流れる電流ILsは、共振用リアクトルLr2、ダイオードD2を流れ、平滑用リアクトルLsに蓄積された電源V1のエネルギーは電源V2へ供給され、電流ILsは徐々に減少する。IGBTQ3はオン状態であるから、引き続き共振用リアクトルLr1と共振用リアクトルLr2との直列回路には、共振用コンデンサCrの電圧が印加される。共振用コンデンサCrの電荷は、IGBTQ3、共振用リアクトルLr1、共振用リアクトルLr2、共振用コンデンサCrの径路で放電し、共振用リアクトルLr1と共振用リアクトルLr2とに、共振用コンデンサCrのエネルギーが蓄積される。
その後、時刻t5でIGBTQ2、Q3をオフするとモードFの状態になる。なお、IGBTQ2は、後述する時刻t9の期間までにオフすればよい。このときIGBTQ3に並列に接続されている緩衝用コンデンサC3の電圧VQ3は、ゼロ電圧から徐々に増加していく。したがって、IGBTQ3は時刻t5でゼロ電圧スイッチングされる。電圧VQ3の増加に伴い電圧VQ1は減少するから、緩衝用コンデンサC1は蓄積されていた電荷を放電する。共振用リアクトルLr1、Lr2の電流ILr1、ILr2は時刻に対して急峻に変化しない。したがって、緩衝用コンデンサC1の放電電流は共振用コンデンサCrの放電電流を減少させ、ダイオードD2の導通電流を増加させる。引き続き平滑用リアクトルLsに流れる電流ILsは、共振用リアクトルLr2、ダイオードD2を流れ、平滑用リアクトルLsに蓄積された電源V1のエネルギーは電源V2へ供給され、電流ILsは徐々に減少する。
その後、時刻t6で電圧VQ1がゼロ電圧に達するとダイオードD1が導通し、モードGの状態になる。また、緩衝用コンデンサC3の充電が終了し、モードFにおいて共振用コンデンサCrを流れていた電流はダイオードD2へ流れる。ダイオードD1を流れる電流は共振用リアクトルLr1を通り、平滑用リアクトルLsに流れる電流ILsと合流して共振用リアクトルLr2を通り、ダイオードD2へ流れる。共振用リアクトルLr1と共振用リアクトルLr2との直列回路には電源V2の電圧が印加され、共振用リアクトルLr1、Lr2に蓄積されたエネルギーは電源V2へ供給され、電流ILr1、ILr2は徐々に減少していく。これに伴い、ダイオードD1、D2の導通電流も減少していく。
その後、時刻t7でIGBTQ1をオンする。時刻t7において、電圧VQ1はゼロ電圧であるから、IGBTQ1はゼロ電圧スイッチングされ、モードHの状態になる。回路の状態は、図3の(G)と(H)に示すように、モードGと同様であり、共振用リアクトルLr1、Lr2に蓄積されたエネルギーは電源V2へ供給され、電流ILr1、ILr2、およびダイオードD1、D2の導通電流は減少していく。
その後、時刻t8で電流ILr1が正から負に変化し、モードIの状態になる。IGBTQ1はオン状態であるから、引き続き共振用リアクトルLr1と共振用リアクトルLr2との直列回路には電源V2の電圧が印加され、電流ILr1は負の向きへ大きさが増加し、電流ILr2は減少していく。したがって、平滑用リアクトルLsを流れる電流ILsは、共振用リアクトルLr2を通りダイオードD2へ流れる径路と、共振用リアクトルLr1を通りIGBTQ1へ流れる径路とに分流する。IGBTQ2がオン状態の場合には、モードIの期間が終了する前にオフする。
その後、時刻t9で電流ILr2が正から負に変化し、モードJの状態になる。IGBTQ2はオフ状態である。ダイオードD2が導通状態からオフ状態へ移行(逆回復)するために必要な期間(逆回復時間)のモードである。引き続き共振用リアクトルLr1と共振用リアクトルLr2との直列回路には電源V2の電圧が印加され、電流ILr1、ILr2は負の向きへ大きさが増加していく。ダイオードD2の逆方向電流は、共振用リアクトルLr2を流れ、平滑用リアクトルLsを流れる電流ILsと合流し、共振用リアクトルLr1を通りIGBTQ1へ流れる。
その後、時刻t10でダイオードD2が逆回復し、モードKの状態になる。このときIGBTQ2に並列に接続されている緩衝用コンデンサC2の電圧VQ2は、ゼロ電圧から徐々に増加する。電圧VQ2の増加に伴い電圧VQ3は減少するから、緩衝用コンデンサC3は蓄積されていた電荷を放電する。緩衝用コンデンサC3の放電電流は共振用コンデンサCrを通り、緩衝用コンデンサC2を充電する電流と合流し、共振用リアクトルLr2を流れ、平滑用リアクトルLsを流れる電流ILsと合流し、共振用リアクトルLr1へ流れる。共振用リアクトルLr1、Lr2の電流ILr1、ILr2は時刻に対して急峻に変化しない。したがって、緩衝用コンデンサC3の放電電流はIGBTQ1の電流を減少させる。
その後、時刻t11で電圧VQ3がゼロ電圧に達するとダイオードD3が導通し、モードLの状態になる。また、電源V2から緩衝用コンデンサC2への充電が終了する。これに伴い、IGBTQ1の電流は減少する。また、共振用リアクトルLr1、Lr2の電流ILr1、ILr2は時刻に対して急峻に変化しないから、共振用コンデンサCrを充電する電流は増加する。平滑用リアクトルLsには電源V1のエネルギーが蓄積され、電流ILsが徐々に増加していく。共振用リアクトルLr1と共振用リアクトルLr2との直列回路には、共振用コンデンサCrの電圧が印加され、電流ILr1、ILr2の時間変化は正となる。共振用リアクトルLr1と共振用リアクトルLr2とに蓄積されたエネルギーが、共振用コンデンサCrに蓄積される。このように、ダイオードD2の逆回復時間に起因して蓄積された共振用リアクトルLr1、Lr2のエネルギーは、サージを発生させず共振用コンデンサCrに回収することができる。
図5および図6は、本発明の実施例1による降圧動作を説明する回路図その1およびその2である。また、図7は、本発明の実施例1による降圧動作を説明する電圧・電流波形図である。
まず、モードAではIGBTQ2がオン状態、IGBTQ1、Q3はオフ状態である。平滑用リアクトルLsの電流ILsが徐々に増加し、共振用リアクトルLr2の電流ILr2が負の向きへ大きさが徐々に増加し、平滑用リアクトルLsと共振用リアクトルLr2に電源V2のエネルギーが蓄積される。このとき、緩衝用コンデンサC1、C3と、共振用コンデンサCrは、図5(A)に示す極性で充電されている。
その後、時刻t1でIGBTQ2をオフする。このときIGBTQ2に並列に接続されている緩衝用コンデンサC2の電圧VQ2は、ゼロ電圧から徐々に増加していく。したがって、IGBTQ2は時刻t1でゼロ電圧スイッチングされる。電圧VQ2の増加に伴い、IGBTQ2のエミッタとIGBTQ1のエミッタとの間の電圧は減少するが、共振用リアクトルLr1、Lr2の電流ILr1、ILr2は時刻に対して急峻に変化しない。緩衝用コンデンサC1、C3は蓄積されていた電荷を放電し、電圧VQ1、VQ3は減少していく。電圧VQ3がゼロ電圧に達するとダイオードD3が導通する。このときの回路の状態を図5(B)に示す。すなわち、緩衝用コンデンサC1に流れる電流は、緩衝用コンデンサC3(電圧VQ3がゼロ電圧の場合にはダイオードD3)と共振用コンデンサCrを流れる。その後に、緩衝用コンデンサC2を流れる電流と合流し、共振用リアクトルLr2を流れた後、平滑用リアクトルLsを流れる。異なった見方をすれば、共振用リアクトルLr1、Lr2が、平滑用リアクトルLsの電流ILsを共振用コンデンサCrに導く働きをしている。
その後、時刻t2で電圧VQ1がゼロ電圧に達するとダイオードD1が導通し、モードCの状態になる。ダイオードD1に流れる電流は、ダイオードD3、共振用コンデンサCr、共振用リアクトルLr2を流れた後、平滑用リアクトルLsを流れる。ここで、共振用リアクトルLr1と共振用リアクトルLr2との直列回路には、共振用コンデンサCrの電圧が印加される。したがって、電流ILr1、ILr2の時間変化は正となる。つまり、ダイオードD1に流れる電流は、一部が共振用リアクトルLr1に分流し、共振用リアクトルLr2を流れた電流と合流し、平滑用リアクトルLsに流れる。このとき、平滑用リアクトルLsに蓄積された電源V2のエネルギーは電源V1へ供給され、電流ILsは徐々に減少する。また、平滑用リアクトルLsと共振用リアクトルLr2とに蓄積されたエネルギーの一部が、共振用コンデンサCrに蓄積される。
その後、時刻t3でIGBTQ1、Q3をオンする。なお、IGBTQ1はオンしなくても良い。IGBTQ1は、時刻t3から後述する時刻t9の期間までは、オン状態とオフ状態のどちらでも良い。時刻t3において、電圧VQ1、VQ3はゼロ電圧であるから、IGBTQ1、Q3はゼロ電圧スイッチングされ、モードDの状態になる。ダイオードD1に流れる電流は、共振用リアクトルLr1とダイオードD3とに分流される。ダイオードD3を流れる電流は、共振用コンデンサCr、共振用リアクトルLr2を流れ、共振用リアクトルLr1を流れた電流と合流し、平滑用リアクトルLsに流れる。モードCと同様に、電流ILr1、ILr2の時間変化は正となるので、電流ILr2の大きさは減少し、電流ILr1が増加する。このとき、平滑用リアクトルLsに蓄積された電源V2のエネルギーは電源V1へ供給され、電流ILsは徐々に減少する。また、平滑用リアクトルLsと共振用リアクトルLr2とに蓄積されたエネルギーの一部が、共振用コンデンサCrに蓄積される。
その後、時刻t4で電流ILr2が負から正に変化し、モードEの状態になる。ダイオードD1に流れる電流は、共振用リアクトルLr1、平滑用リアクトルLsを流れ、平滑用リアクトルLsに蓄積された電源V2のエネルギーは電源V1へ供給され、電流ILsは徐々に減少する。IGBTQ3はオン状態であるから、引き続き共振用リアクトルLr1と共振用リアクトルLr2との直列回路には、共振用コンデンサCrの電圧が印加される。共振用コンデンサCrの電荷は、IGBTQ3、共振用リアクトルLr1、共振用リアクトルLr2、共振用コンデンサCrの径路で放電し、共振用リアクトルLr1と共振用リアクトルLr2とに、共振用コンデンサCrのエネルギーが蓄積される。
その後、時刻t5でIGBTQ1、Q3をオフするとモードFの状態になる。なお、IGBTQ1は、後述する時刻t9の期間までにオフすればよい。このときIGBTQ3に並列に接続されている緩衝用コンデンサC3の電圧VQ3は、ゼロ電圧から徐々に増加していく。したがって、IGBTQ3は時刻t5でゼロ電圧スイッチングされる。電圧VQ3の増加に伴い電圧VQ2は減少するから、緩衝用コンデンサC2は蓄積されていた電荷を放電する。共振用リアクトルLr1、Lr2の電流ILr1、ILr2は時刻に対して急峻に変化しない。したがって、緩衝用コンデンサC2の放電電流は共振用コンデンサCrの放電電流を減少させ、ダイオードD1の導通電流を増加させる。引き続きダイオードD1に流れる電流は、共振用リアクトルLr1、平滑用リアクトルLsを流れ、平滑用リアクトルLsに蓄積された電源V2のエネルギーは電源V1へ供給され、電流ILsは徐々に減少する。
その後、時刻t6で電圧VQ2がゼロ電圧に達するとダイオードD2が導通し、図6(G)のモードGの状態になる。また、緩衝用コンデンサC3の充電が終了し、モードFにおいて、共振用コンデンサCrを流れていた電流はダイオードD1へ流れる。ダイオードD1を流れる電流は、共振用リアクトルLr1を通り、平滑用リアクトルLsと共振用リアクトルLr2とに分流する。共振用リアクトルLr2に流れる電流はダイオードD2へ流れる。共振用リアクトルLr1と共振用リアクトルLr2との直列回路には電源V2の電圧が印加され、共振用リアクトルLr1、Lr2に蓄積されたエネルギーは電源V2へ回収され、電流ILr1、ILr2は徐々に減少していく。これに伴い、ダイオードD1、D2の導通電流も減少していく。
その後、時刻t7でIGBTQ2をオンする。時刻t7において、電圧VQ2はゼロ電圧であるから、IGBTQ2はゼロ電圧スイッチングされ、モードHの状態になる。回路の状態はモードGと同様であり、共振用リアクトルLr1、Lr2に蓄積されたエネルギーは電源V2へ回収され、電流ILr1、ILr2、およびダイオードD1、D2の導通電流は減少していく。
その後、時刻t8で電流ILr2が正から負に変化し、モードIの状態になる。IGBTQ2はオン状態であるから、引き続き共振用リアクトルLr1と共振用リアクトルLr2との直列回路には電源V2の電圧が印加され、電流ILr2は負の向きへ大きさが増加し、電流ILr1は減少していく。したがって、ダイオードD1を通り共振用リアクトルLr1へ流れる電流と、IGBTQ2を通り共振用リアクトルLr2へ流れる電流とが合流し、平滑用リアクトルLsを流れる。IGBT Q1がオン状態の場合には、モードIの期間が終了する前にオフする。
その後、時刻t9で電流ILr1が正から負に変化し、モードJの状態になる。IGBTQ1はオフ状態である。ダイオードD1が導通状態からオフ状態へ移行(逆回復)するために必要な期間(逆回復時間)のモードである。引き続き共振用リアクトルLr1と共振用リアクトルLr2との直列回路には電源V2の電圧が印加され、電流ILr1、ILr2は負の向きへ大きさが増加していく。IGBTQ2を流れる電流は、共振用リアクトルLr2を流れ、平滑用リアクトルLsと共振用リアクトルLr1とに分流する。共振用リアクトルLr1を流れた電流はダイオードD1の逆方向電流となる。
その後、時刻t10でダイオードD1が逆回復し、モードKの状態になる。このときIGBTQ1に並列に接続されている緩衝用コンデンサC1の電圧VQ1は、ゼロ電圧から徐々に増加する。電圧VQ1の増加に伴い電圧VQ3は減少するから、緩衝用コンデンサC3は蓄積されていた電荷を放電する。緩衝用コンデンサC3の放電電流は共振用コンデンサCrを通り、IGBTQ2を流れる電流と合流し、共振用リアクトルLr2を流れ、平滑用リアクトルLsと共振用リアクトルLr1とに分流する。共振用リアクトルLr1を流れる電流は、緩衝用コンデンサC3と緩衝用コンデンサC1とに分流する。したがって、緩衝用コンデンサC3の放電電流はIGBTQ2の電流を減少させる。
その後、時刻t11で電圧VQ3がゼロ電圧に達するとダイオードD3が導通し、モードLの状態になる。また、電源V2から緩衝用コンデンサC1への充電が終了する。これに伴い、IGBTQ2の電流は減少する。また、共振用リアクトルLr1、Lr2の電流ILr1、ILr2は時刻に対して急峻に変化しないから、共振用コンデンサCrを充電する電流は増加する。平滑用リアクトルLsには電源V2のエネルギーが蓄積され、電流ILsが徐々に増加していく。共振用リアクトルLr1と共振用リアクトルLr2との直列回路には、共振用コンデンサCrの電圧が印加され、電流ILr1、ILr2の時間変化は正となる。共振用リアクトルLr1と共振用リアクトルLr2とに蓄積されたエネルギーが、共振用コンデンサCrに蓄積される。このように、ダイオードD1の逆回復時間に起因して蓄積された共振用リアクトルLr1、Lr2のエネルギーは、サージを発生させず共振用コンデンサCrに回収することができる。
Claims (28)
- 第1の電源に並列接続した第1の平滑用コンデンサと、第2の電源に並列接続した第2の平滑用コンデンサと、第1,第2のスイッチング素子と、平滑用リアクトルと、前記平滑用リアクトルにエネルギーの蓄積と放出とを繰り返し、前記第1,第2の平滑用コンデンサの間で電力の授受を行うように前記第1,第2のスイッチング素子をオン/オフさせる制御手段とを備えた双方向DC−DCコンバータにおいて、
共振用リアクトルと、
前記平滑用リアクトルが蓄積したエネルギーを放出する期間に、前記平滑用リアクトル及び/又は前記共振用リアクトルが放出するエネルギーの一部を蓄積する共振用コンデンサと、
この共振用コンデンサと前記平滑用リアクトルと前記第3のスイッチング素子とを含む共振閉ループ回路を備え、
前記第3のスイッチング素子がオンしたとき前記共振用コンデンサに蓄積されたエネルギーの一部を前記共振用リアクトルに蓄積させるように接続し、
前記制御手段は、前記共振用リアクトルに蓄積したエネルギーを用い、前記第1及び/又は第2のスイッチング素子をオンさせる直前に、これら第1及び/又は第2のスイッチング素子の出力容量及び/又はこれら第1及び/又は第2のスイッチング素子に並列接続された緩衝用コンデンサに蓄積された電荷を引き抜くように、前記第1及び/又は第2のスイッチング素子のオフ期間中に予めオンさせておいた前記第3のスイッチング素子をオフさせた後に前記第1及び/又は第2のスイッチング素子をオンさせるようにしたことを特徴とする双方向DC−DCコンバータ。 - 請求項1において、前記共振用リアクトルは、前記平滑用リアクトルのエネルギー蓄積及び/又は放出電流によってエネルギーを蓄積し、この共振用リアクトルの蓄積エネルギー及び/又は前記平滑用リアクトルのエネルギーを前記共振用コンデンサに移転させ、この共振用コンデンサの蓄積エネルギーを、前記第3のスイッチング素子を介して前記共振用リアクトルに蓄積するように構成したことを特徴とする双方向DC−DCコンバータ。
- 請求項1又は2において、前記第1,第2の電源間での電力授受の方向に関わらず、前記平滑用リアクトルが蓄積したエネルギーを放出する期間における前記共振用リアクトルに印加される電圧が同極性であることを特徴とする双方向DC−DCコンバータ。
- 請求項1〜3のいずれかにおいて、前記第1〜第3のスイッチング素子のそれぞれに逆並列接続されたダイオード及び/又は寄生ダイオードを有することを特徴とする双方向DC−DCコンバータ。
- 請求項4において、前記ダイオード及び/又は寄生ダイオードが導通している期間に、このダイオードに並列接続された前記第1〜第3のスイッチング素子にターンオン信号を供給する制御手段を備えたことを特徴とする双方向DC−DCコンバータ。
- 請求項1〜5のいずれかにおいて、前記緩衝用コンデンサは、前記第1,第2,及び/又は第3のスイッチング素子に並列に接続したことを特徴とする双方向DC−DCコンバータ。
- 請求項1〜6のいずれかにおいて、前記共振用リアクトルは、前記第1,第2のスイッチング素子にそれぞれ直列接続された第1,第2の共振用リアクトルを備えたことを特徴とする双方向DC−DCコンバータ。
- 請求項1〜7のいずれかにおいて、前記共振用リアクトルは、前記第1,第2のスイッチング素子にそれぞれ直列接続され、磁気的に結合した第1,第2の共振用リアクトルを備えたことを特徴とする双方向DC−DCコンバータ。
- 第1,第2のスイッチング素子を直列接続した上下アームと、前記第1,第2のスイッチング素子の直列接続点に一端を接続した平滑用リアクトルと、この平滑用リアクトルの他端と前記上下アームの一端との間に接続され、かつ第1の電源に並列接続された第1の平滑用コンデンサと、前記平滑用リアクトルの他端と前記上下アームの他端との間、または、前記上下アームの両端間に接続され、かつ第2の電源に並列接続された第2の平滑用コンデンサとを備えた双方向DC−DCコンバータにおいて、
前記第1,第2のスイッチング素子の少なくとも一方に直列接続された共振用リアクトルと、
第3のスイッチング素子と共振用コンデンサとの直列接続体とを備え、
前記第3のスイッチング素子と前記共振用コンデンサとの直列接続体の両端と、前記共振用リアクトルの両端とが、互いに接続されて共振閉ループ回路を形成していることを特徴とする双方向DC−DCコンバータ。 - 第1,第2のスイッチング素子を直列接続した上下アームと、前記第1,第2のスイッチング素子の直列接続点に一端を接続した平滑用リアクトルと、この平滑用リアクトルの他端と前記上下アームの一端との間に接続され、かつ第1の電源に並列接続された第1の平滑用コンデンサと、前記上下アームの両端間に接続され、かつ第2の電源に並列接続された第2の平滑用コンデンサとを備えた双方向DC−DCコンバータにおいて、
前記第1,第2のスイッチング素子の少なくとも一方に直列接続した共振用リアクトルと、
第3のスイッチング素子と共振用コンデンサとの直列接続体とを備え、
前記第3のスイッチング素子と前記共振用コンデンサとの直列接続体の両端と、前記共振用リアクトルの両端とが、互いに接続されて共振閉ループ回路を形成していることを特徴とする双方向DC−DCコンバータ。 - 第1,第2のスイッチング素子を直列接続した上下アームと、前記第1,第2のスイッチング素子の直列接続点に一端を接続した平滑用リアクトルと、この平滑用リアクトルの他端と前記上下アームの一端との間に接続され、かつ第1の電源に並列接続された第1の平滑用コンデンサと、前記平滑用リアクトルの他端と前記上下アームの他端との間に接続され、かつ第2の電源に並列接続された第2の平滑用コンデンサとを備えた双方向DC−DCコンバータにおいて、
前記第1,第2のスイッチング素子の少なくとも一方に直列接続した共振用リアクトルと、
第3のスイッチング素子と共振用コンデンサとの直列接続体とを備え、
前記第3のスイッチング素子と前記共振用コンデンサとの直列接続体の両端と、前記共振用リアクトルの両端とが、互いに接続されて共振閉ループ回路を形成していることを特徴とする双方向DC−DCコンバータ。 - 請求項9〜11のいずれかにおいて、前記共振閉ループ回路は、その閉ループ回路内に前記第1及び/又は第2の平滑コンデンサを含むことを特徴とする双方向DC−DCコンバータ。
- 請求項9〜12のいずれかにおいて、前記共振用リアクトルは、前記第1,第2のスイッチング素子にそれぞれ直列接続された第1,第2の共振用リアクトルを備えたことを特徴とする双方向DC−DCコンバータ。
- 請求項9〜13のいずれかにおいて、前記第1〜第3のスイッチング素子のそれぞれに逆並列接続されたダイオード及び/又は寄生ダイオードを有することを特徴とする双方向DC−DCコンバータ。
- 請求項9〜14のいずれかにおいて、前記第1,第2,及び/又は第3のスイッチング素子に並列に接続された緩衝用コンデンサを備えたことを特徴とする双方向DC−DCコンバータ。
- 請求項14において、前記ダイオード及び/又は寄生ダイオードが導通している期間に、このダイオードに並列接続された前記第1〜第3のスイッチング素子にターンオン信号を供給する制御手段を備えたことを特徴とする双方向DC−DCコンバータ。
- 請求項9〜16のいずれかにおいて、前記第1及び第3のスイッチング素子、又は前記第2及び第3のスイッチング素子が、共にオフする期間を設け、相補的にオン/オフさせる制御手段を備えたことを特徴とする双方向DC−DCコンバータ。
- 請求項9〜17のいずれかにおいて、前記共振用リアクトルは、前記第1,第2のスイッチング素子にそれぞれ直列接続され、磁気的に結合した第1,第2の共振用リアクトルを備えたことを特徴とする双方向DC−DCコンバータ。
- 請求項9〜18のいずれかにおいて、前記平滑用リアクトルに流れる電流の方向を検出する電流センサを備え、前記第1又は第2のスイッチング素子のいずれか一方と、前記第3のスイッチング素子を、前記電流の方向に応じた組合せで、共にオフする期間を設け、相補的にオン/オフさせる制御手段を備えたことを特徴とする双方向DC−DCコンバータ。
- 第1,第2のスイッチング素子を直列接続した第1の上下アームと、第3,第4のスイッチング素子を直列接続した第2の上下アームと、前記第1,第2のスイッチング素子の直列接続点に一端を接続され、かつ前記第3,第4のスイッチング素子の直列接続点に他端を接続された平滑用リアクトルと、前記第1の上下アームの両端間に接続され、かつ第1の電源に並列接続された第1の平滑用コンデンサと、前記第2の上下アームの両端間に接続され、かつ第2の電源に並列接続された第2の平滑用コンデンサとを備えた双方向DC−DCコンバータにおいて、
前記第1,第2のスイッチング素子の少なくとも一方に直列接続された第1の共振用リアクトルと、
前記第3,第4のスイッチング素子の少なくとも一方に直列接続された第2の共振用リアクトルと、
第5のスイッチング素子と第1の共振用コンデンサとの直列接続体と、
第6のスイッチング素子と第2の共振用コンデンサとの直列接続体とを備え、
前記第1の共振用リアクトルと前記第5のスイッチング素子と前記第1の共振用コンデンサとで、又は前記第1の共振用リアクトルと前記第5のスイッチング素子と前記第1の共振用コンデンサと前記第1及び/又は第2の平滑用コンデンサとで構成された第1の共振閉ループ回路を備えるように接続し、
前記第2の共振用リアクトルと前記第6のスイッチング素子と前記第2の共振用コンデンサとで、又は前記第2の共振用リアクトルと前記第6のスイッチング素子と前記第2の共振用コンデンサと前記第1及び/又は第2の平滑用コンデンサとで構成された第2の共振閉ループ回路を備えるように接続したことを特徴とする双方向DC−DCコンバータ。 - モータに接続されたインバータと、このインバータを介して前記モータとの間でエネルギーを授受する蓄電装置とを備えたハイブリッド自動車に搭載された電源装置において、前記蓄電装置と前記インバータとの間に接続された請求項1〜20のいずれかに記載の双方向DC−DCコンバータを備えたことを特徴とする電源装置。
- 第1の直流電源と、この第1の直流電源よりも電圧が高い第2の直流電源とを備え、前記第1,第2の直流電源間でエネルギーを授受するように自動車に搭載された電源装置において、前記第1,第2の直流電源に接続された請求項1〜20のいずれかに記載の双方向DC−DCコンバータを備えたことを特徴とする電源装置。
- モータに接続されたインバータと、燃料電池と、蓄電装置と、前記燃料電池に接続されたDC−DCコンバータとを備えた電源装置において、前記蓄電装置と前記インバータとの間に接続された請求項1〜20のいずれかに記載の双方向DC−DCコンバータを備えたことを特徴とする電源装置。
- 燃料電池と、この燃料電池に接続されたDC−DCコンバータと、蓄電装置とを備え、直流負荷にエネルギーを供給する電源装置において、前記DC−DCコンバータと前記蓄電装置との間に接続された請求項1〜20のいずれかに記載の双方向DC−DCコンバータを備えたことを特徴とする電源装置。
- 燃料電池又は太陽電池と、この燃料電池又は太陽電池に接続されたDC−DCコンバータと、蓄電装置と、交流と直流とを相互に変換するインバータとを備え、交流負荷にエネルギーを供給する電源装置において、前記蓄電装置に接続された請求項1〜20のいずれかに記載の双方向DC−DCコンバータを備えたことを特徴とする電源装置。
- 蓄電装置と、交流と直流とを相互に変換する第1,第2のインバータとを備え、前記第1,第2のインバータの直流側を相互に接続し、前記第1のインバータの交流側を第1の電力系統に接続し、前記第2のインバータの交流側を第2の電力系統に接続したループコントローラの電源装置において、前記蓄電装置と、前記第1,第2のインバータの直流側との間に接続された請求項1〜20のいずれかに記載の双方向DC−DCコンバータを備えたことを特徴とする電源装置。
- 交流電源の電圧を整流する整流回路と、この整流回路の出力電圧を交流に変換し、モータに供給するインバータとを備えた電源装置において、蓄電装置と、この蓄電装置と前記インバータとの間でエネルギーを授受するように接続された請求項1〜20のいずれかに記載の双方向DC−DCコンバータを備えたことを特徴とする電源装置。
- 交流電源の電圧を整流する整流回路と、この整流回路の出力電圧を交流に変換し、交流負荷に供給するインバータと、前記整流回路と前記インバータとの接続点の電圧を入力し、直流負荷にエネルギーを供給するDC−DCコンバータと、蓄電装置とを備えた無停電電源装置において、前記蓄電装置と前記接続点との間に接続された請求項1〜20のいずれかに記載の双方向DC−DCコンバータを備えたことを特徴とする電源装置。
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