JP5815939B2 - 電力変換回路及び電力変換回路システム - Google Patents
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Description
を有する制御部を備えることが好ましい。
Claims (18)
- 1次側変換回路の第1入出力ポート及び第2入出力ポートと、
1次側変換回路と磁気結合する2次側変換回路の第3入出力ポート及び第4入出力ポートとの合計4つの入出力ポートを含む電力変換回路であって、
1次側変換回路と2次側変換回路とは、共通のセンタータップ式の変圧器で磁気結合され、
1次側変換回路は、
センタータップ式の変圧器の1次側コイルと、変圧器の1次側コイルの両端に接続される2つのリアクトルが磁気結合して構成される1次側磁気結合リアクトルと、を有するブリッジ部を含む1次側フルブリッジ回路を含み、
1次側コイルの一端側で1次側フルブリッジ回路の正極母線と1次側コイルの他端側で1次側フルブリッジ回路の負極母線との間に設けられる第1入出力ポートと、
第1入出力ポートの2つの端子のうち、一方の端子と変圧器の1次側のセンタータップとの間であって、1次側フルブリッジ回路の負極母線と変圧器の1次側コイルのセンタータップとの間に設けられる第2入出力ポートとを有し、
2次側変換回路は、
センタータップ式の変圧器の2次側コイルと、変圧器の2次側コイルの両端に接続される2つのリアクトルが磁気結合して構成される2次側磁気結合リアクトルと、を有するブリッジ部を含む2次側フルブリッジ回路を含み、
2次側コイルの一端側で2次側フルブリッジ回路の正極母線と2次側コイルの他端側で2次側フルブリッジ回路の負極母線との間に設けられる第3入出力ポートと、
第3入出力ポートの2つの端子のうち、一方の端子と変圧器の2次側のセンタータップとの間であって、2次側フルブリッジ回路の負極母線と変圧器の2次側コイルのセンタータップとの間に設けられる第4入出力ポートとを有し、
4つの入出力ポートのうちから任意の2つの入出力ポートを電力の入力用及び出力用としてそれぞれ選択可能であり、
任意の2つの入出力ポートの間で電力変換を行うことを特徴とする電力変換回路。 - 請求項1に記載の電力変換回路と、
各入出力ポートのいずれか1つに接続される負荷と、
各入出力ポートのいずれか1つに接続される第1エネルギ蓄積要素と、
第1エネルギ蓄積要素が接続される入出力ポートと異なる入出力ポートに接続され、第1エネルギ蓄電要素とは特性の異なる第2エネルギ蓄積要素と、
を備えることを特徴とする電力変換回路システム。 - 請求項2に記載の電力変換回路システムにおいて、
負荷は、第1エネルギ蓄積要素の出力電力が、1次側変換回路と2次側変換回路のうち第1エネルギ蓄積要素が接続される変換回路によって昇圧された昇圧電力が直接供給される入出力ポートに接続されており、
第2エネルギ蓄積要素は、1次側変換回路と2次側変換回路のうち第1エネルギ蓄積要素が接続される変換回路とは異なる変換回路の入出力ポートに接続されており、
電力変換回路システムは、
第2エネルギ蓄積要素から1次側変換回路及び2次側変換回路を介して負荷に電力を伝送するための制御を行う手段と、
第2エネルギ蓄積要素から負荷への伝送電力が所定の電力となるように、第2エネルギ蓄積要素から負荷への伝送電力をフィードバックして1次側変換回路と2次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、
第1エネルギ蓄積要素から負荷に供給される昇圧電力が、負荷の要求電力と第2エネルギ蓄積要素から負荷への伝送電力との差分電力となるように第1エネルギ蓄積要素の出力電力を昇圧するための制御を行う手段と、
負荷の両端電圧が所定の電圧となるように負荷の両端電圧をフィードバックして第1エネルギ蓄積要素の出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、
を有する制御部を備えることを特徴とする電力変換回路システム。 - 請求項2に記載の電力変換回路システムにおいて、
負荷は、第1エネルギ蓄積要素の出力電力が、1次側変換回路と2次側変換回路のうち第1エネルギ蓄積要素が接続される変換回路によって昇圧された昇圧電力が直接供給される入出力ポートに接続されており、
第2エネルギ蓄積要素は、1次側変換回路と2次側変換回路のうち第1エネルギ蓄積要素が接続される変換回路とは異なる変換回路の入出力ポートに接続されており、
電力変換回路システムは、
第1エネルギ蓄積要素の出力電力を昇圧するための制御を行う手段と、
負荷の両端電圧が所定の電圧となるように負荷の両端電圧をフィードバックして第1エネルギ蓄積要素の出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、
第2エネルギ蓄積要素から1次側変換回路及び2次側変換回路を介して第1エネルギ蓄積要素に電力を伝送するための制御を行う手段と、
第1エネルギ蓄積要素の電圧が所定の値となるように第1エネルギ蓄積要素の両端電圧をフィードバックして1次側変換回路と2次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、
を有する制御部を備えることを特徴とする電力変換回路システム。 - 請求項2に記載の電力変換回路システムにおいて、
負荷は、第1エネルギ蓄積要素の出力電力が、1次側変換回路と2次側変換回路のうち第1エネルギ蓄積要素が接続される変換回路によって昇圧された昇圧電力が直接供給される入出力ポートに接続されており、
第2エネルギ蓄積要素は、1次側変換回路と2次側変換回路のうち第1エネルギ蓄積要素が接続される変換回路とは異なる変換回路の入出力ポートに接続されており、
電力変換回路システムは、
第1エネルギ蓄積要素の出力電力を昇圧するための制御を行う手段と、
負荷の両端電圧が所定の電圧となるように負荷の両端電圧をフィードバックし、さらに、第1エネルギ蓄積要素の電力が所定の電力となるように第1エネルギ蓄積要素の電力をフィードバックして第1エネルギ蓄積要素の出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、
第2エネルギ蓄積要素から1次側変換回路及び2次側変換回路を介して負荷へ伝送される伝送電力が、負荷の要求電力と第1エネルギ蓄積要素から負荷へ供給される昇圧電力との差分電力となるように、第2エネルギ蓄積要素から負荷へ電力を伝送するための制御を行う手段と、
第2エネルギ蓄積要素から負荷への伝送電力が当該差分電力となるように、第2エネルギ蓄積要素から負荷への伝送電力をフィードバックして1次側変換回路と2次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、
を有する制御部を備えることを特徴とする電力変換回路システム。 - 請求項2に記載の電力変換回路システムにおいて、
第1の負荷は、第1エネルギ蓄積要素と同一の入出力ポートに並列に設けられており、
第2エネルギ蓄積要素は、1次側変換回路と2次側変換回路のうち第1エネルギ蓄積要素が接続される変換回路とは異なる変換回路の入出力ポートに接続されており、
第2の負荷は、第2エネルギ蓄積要素の出力電力が、1次側変換回路と2次側変換回路のうち第2エネルギ蓄積要素が接続される変換回路によって昇圧された昇圧電力が直接供給される入出力ポートに接続されており、
電力変換回路システムは、
第2エネルギ蓄積要素の出力電力を昇圧するための制御を行う手段と、
第2の負荷の両端電圧が所定の電圧となるように第2の負荷の両端電圧をフィードバックして第2エネルギ蓄積要素の出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、
第2エネルギ蓄積要素から1次側変換回路及び2次側変換回路を介して第1の負荷に伝送される伝送電力が所定の電力となるように、第2エネルギ蓄積要素から負荷へ電力を伝送するための制御を行う手段と、
第2エネルギ蓄積要素から第1の負荷への伝送電力が当該所定の電力となるように第2エネルギ蓄積要素から第1の負荷への伝送電力をフィードバックして1次側変換回路と2次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、
を有する制御部を備えることを特徴とする電力変換回路システム。 - 請求項1に記載の電力変換回路と、
1次側磁気結合リアクトルあるいは2次側磁気結合リアクトルの中点に接続される交流電源と、
を備えることを特徴とする電力変換回路システム。 - 請求項1に記載の電力変換回路と、
第3入出力ポートに接続される2次側負荷と、
第3入出力ポートに2次側負荷と並列に接続され、2次側負荷に電力を供給する2次側電源と、
第1入出力ポートに接続される1次側キャパシタと、
第2入出力ポートに接続され、1次側キャパシタに電力を供給する1次側電源と、
2次側電源による2次側負荷への電力供給が不足している場合に、1次側電源による2次側負荷への補助電力を供給させる制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とする電力変換回路システム。 - 請求項8に記載の電力変換回路システムにおいて、
1次側キャパシタは、1次側電源および2次側電源に比べて出力特性が優れた大容量キャパシタであり、
制御部は、
2次側負荷の要求電力のうち、定常電力成分は2次側電源から2次側負荷に対して供給させ、急峻な過渡電力成分は1次側キャパシタから2次側負荷に対して供給させる制御を行うことを特徴とする電力変換回路システム。 - 請求項1に記載の電力変換回路と、
第3入出力ポートに接続される2次側負荷と、
第3入出力ポートに2次側負荷と並列に接続され、2次側負荷に電力を供給する2次側電源と、
第1入出力ポートに接続される1次側負荷と、
第1入出力ポートに1次側負荷に並列に接続される1次側キャパシタと、
第2入出力ポートに接続され、1次側負荷に電力を供給する1次側電源と、
1次側変換回路と2次側変換回路との間で電力の授受を行うための制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とする電力変換回路システム。 - 請求項10に記載の電力変換回路システムにおいて、
制御部は、
1次側電源の出力電力を昇圧するための制御を行う手段と、
1次側負荷の両端電圧が所定の電圧となるように1次側負荷の両端電圧をフィードバックして1次側電源の出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、
1次側電源から1次側変換回路と2次側変換回路とを介して2次側負荷に伝送される伝送電力が所定の電力となるように、1次側電源から2次側負荷へ電力を伝送するための制御を行う手段と、
1次側電源から2次側負荷への伝送電力が当該所定の電力となるように1次側電源から2次側負荷への伝送電力をフィードバックして1次側変換回路と2次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、
を有することを特徴とする電力変換回路システム。 - 請求項1に記載の電力変換回路と、
第3入出力ポートに接続される2次側負荷と、
第3入出力ポートに2次側負荷と並列に接続され、2次側負荷に電力を供給する2次側電源と、
第4入出力ポートに接続される2次側キャパシタと、
第1入出力ポートに接続される1次側キャパシタと、
第2入出力ポートに接続される1次側負荷と、
第2入出力ポートに1次側負荷に並列に接続され、1次側負荷に電力を供給する1次側電源と、
1次側変換回路と2次側変換回路との間で電力の授受を行うための制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とする電力変換回路システム。 - 請求項1に記載の電力変換回路と、
第3入出力ポートに接続される2次側負荷と、
第4入出力ポートに接続され、2次側負荷に電力を供給する2次側電源と、
第1入出力ポートに接続される1次側キャパシタと、
第2入出力ポートに接続される1次側キャパシタに電力を供給する1次側電源と、
2次側負荷の要求電力のうち、定常電力成分は2次側電源から2次側負荷に対して供給させ、急峻な過渡電力成分は1次側キャパシタから2次側負荷に対して供給させる制御部と、
を備えることを特徴とする電力変換回路システム。 - 請求項1に記載の電力変換回路と、
第3入出力ポートに接続される2次側負荷と、
第4入出力ポートに接続される2次側キャパシタと、
第1入出力ポートに接続される1次側第1容量型電源と、
第2入出力ポートに接続される1次側第2容量型電源と、
2次側負荷の要求電力のうち、定常電力成分は1次側第1容量型電源から2次側負荷に対して供給させ、急峻な過渡電力成分は2次側キャパシタから2次側負荷に対して供給させる制御部と、
を備えることを特徴とする電力変換回路システム。 - 請求項1に記載の電力変換回路と、
第3入出力ポートに接続される2次側負荷と、
第3入出力ポートに2次側負荷と並列に接続される2次側第1キャパシタと、
第4入出力ポートに接続される2次側第2キャパシタと、
第1入出力ポートに接続される1次側負荷と、
第1入出力ポートに1次側負荷と並列に接続される1次側キャパシタと、
第2入出力ポートに接続される1次側負荷に電力を供給する1次側電源と、
1次側変換回路と2次側変換回路との間で電力の授受を行うための制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とする電力変換回路システム。 - 請求項15に記載の電力変換回路システムにおいて、
制御部は、
1次側電源から1次側変換回路と2次側変換回路とを介して2次側負荷へ電力を伝送するための制御を行う手段と、
1次側電源から2次側負荷への伝送電力が所定の電力となるように、1次側電源から2次側負荷への伝送電力をフィードバックして1次側変換回路と2次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、
2次側第2キャパシタから2次側負荷に供給される昇圧電力が、2次側負荷の要求電力と1次側電源から2次側負荷への伝送電力との差分電力となるように2次側第2キャパシタの出力電力を昇圧するための制御を行う手段と、
2次側負荷の両端電圧が所定の電圧となるように2次側負荷の両端電圧をフィードバックして2次側第2キャパシタの出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、
を有することを特徴とする電力変換回路システム。 - 請求項15に記載の電力変換回路システムにおいて、
制御部は、
2次側第2キャパシタの出力電力の昇圧を行うための制御を行う手段と、
2次側負荷の両端電圧が所定の電圧となるように2次側負荷の両端電圧をフィードバックして2次側第2キャパシタの出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、
1次側電源から1次側変換回路と2次側変換回路とを介して2次側第2キャパシタに電力を伝送するための制御を行う手段と、
2次側第2キャパシタの電圧が所定の値となるように2次側第2キャパシタの両端電圧をフィードバックして1次側変換回路と2次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、
を有することを特徴とする電力変換回路システム。 - 請求項15に記載の電力変換回路システムにおいて、
制御部は、
2次側第2キャパシタの出力電力の昇圧を行うための制御を行う手段と、
2次側負荷の両端電圧が所定の電圧となるように2次側負荷の両端電圧をフィードバックし、さらに、2次側第2キャパシタの電力が所定の電力となるように2次側第2キャパシタの電力をフィードバックして2次側第2キャパシタの出力電力の昇圧を行なうための昇圧デューティ比を調整する手段と、
1次側電源から1次側変換回路と2次側変換回路とを介して2次側負荷へ伝送される伝送電力が所定の電力となるように、1次側電源から2次側負荷へ電力を伝送するための制御を行う手段と、
1次側電源から2次側負荷への伝送電力が当該所定の電力となるように、1次側電源から2次側負荷への伝送電力をフィードバックして1次側変換回路と2次側変換回路との間の位相差を調整する手段と、
を有することを特徴とする電力変換回路システム。
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