JP5472478B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
図7において、スイッチング素子(図では、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ:IGBT)であるTPとTNを適切な時間比率で交互にオンオフすることにより、直流電源Vsの電圧(=入力電圧Vin)をVsの電圧以上の電圧(=出力電圧Vout)に変換して、負荷に電力を供給するDC−DCコンバータである。
尚、電流源Loadとしてはバッテリーやモータなどを想定し、機械式スイッチSWとしてはナイフスイッチ、有接点リレー、プラグによる脱着などを想定し、直流電源Vsとしては商用交流電源を直流化した直流電源や電池などの直流電源を想定している。
これら2つの電流経路のうち、(1)の経路の方が(2)の経路に比べて、インピーダンスが低いことから、電流の大半が(1)の経路を流れる。つまりリアクトルLを通らずに流れる。そのためリアクトルLで生ずる損失が低減される。その結果、軽負荷などの運転状態のときに、IGBT(TP、TN)にオン信号を与えないことで、リアクトルLで発生する損失を低減することができる。
図4は、図3の昇圧型DC−DCコンバータ200の動作状態を示す説明図である。運転中(矢印の向きに電流ILを流している際)に、何らかの異常に伴って、機械式スイッチSWがオフしたとする。機械式スイッチSWがオフすると図の経路1で電流が流れ、リアクトルLに蓄積されたエネルギーがコンデンサCに放出される。
尚、実施例1,2,3では電力用半導体スイッチとして、自己消弧型半導体素子であるIGBT(TP,TN)とこれに逆並列接続されるダイオード(DP,DN)を例としてあげたが、IGBTの代わりにパワーMOSFETやバイポーラトランジスタを用いる場合もある。また、寄生ダイオードを含むパワーMOSFETを用いると電力用半導体スイッチとしてはTPやTNに逆並列接続されるダイオード(DP,DN)は不要となる。
SW 機械式スイッチ
TP,TN 電力用半導体素子
L リアクトル
C コンデンサ
DP,DN,DPA,DNA ダイオード
Load 電流源(負荷)
Vin 入力電圧
Vout 出力電圧
ILoad 負荷電流
IL リアクトルの電流
100 昇圧型DC−DCコンバータ(双方向フロー)
200 昇圧型DC−DCコンバータ(一方向フロー)
300 降圧型DC−DCコンバータ(一方向フロー)
Claims (6)
- 第1の電力用半導体スイッチと第2の電力用半導体スイッチを直列接続して構成した電力用半導体直列回路と、該電力用半導体直列回路に並列接続されるコンデンサと、前記第1の電力用半導体スイッチと前記第2の電力用半導体スイッチの直列接続点に一端が接続されるリアクトルとで構成される電力変換装置において、
前記リアクトルの他端にアノードが接続し前記電力用半導体直列回路の高電位側端にカソードが接続する第1の電力用ダイオードと、前記リアクトルの他端にカソードが接続し前記電力用半導体直列回路の低電位側端にアノードが接続する第2の電力用ダイオードと、該第2の電力用ダイオードと並列に接続するコンデンサとを具備することを特徴とする電力変換装置。 - 第1の電力用ダイオードと電力用半導体スイッチとを直列接続して構成した電力用半導体直列回路と、該電力用半導体直列回路に並列接続されるコンデンサと、前記第1の電力用ダイオードと前記電力用半導体スイッチとの直列接続点に一端が接続されるリアクトルとで構成される電力変換装置において、
前記リアクトルの他端にカソードが接続し前記電力用半導体直列回路の低電位側端にアノードが接続する第2の電力用ダイオードと、該第2の電力用ダイオードと並列に接続するコンデンサとを具備することを特徴とする電力変換装置。 - 電力用半導体スイッチと第1の電力用ダイオードとを直列接続して構成し、高電位側端が直流電源の正極に接続される電力用半導体直列回路と、前記電力用半導体スイッチと前記第1の電力用ダイオードとの直列接続点に一端が接続されるとともに他端が負荷に接続されるリアクトルと、該リアクトルの他端と前記電力用半導体直列回路の低電位側に接続されるコンデンサで構成される降圧型電力変換装置において、
前記リアクトルの他端にアノードが接続し,前記電力用半導体直列回路の高電位側端にカソードが接続する第2の電力用ダイオードを具備することを特徴とする降圧型電力変換装置。 - 前記電力用半導体スイッチが、自己消弧型半導体素子とダイオードを並列接続して構成したスイッチであることを特徴とする請求項1〜3に記載の電力変換装置。
- 前記自己消弧型半導体素子がMOSトランジスタもしくはバイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。
- 前記電力用半導体スイッチが、寄生ダイオードを内蔵したMOSトランジスタであることを特徴とする請求項1〜3に記載の電力変換装置。
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