JP6553985B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換器を複数台並列に接続させて負荷に直流電力を給電する多並列の電力変換装置に関する。 The present invention relates to a multi-parallel power conversion device that connects a plurality of power converters in parallel to supply DC power to a load.
電力変換装置は、電気自動車のバッテリ給電、系統連系用の電力変換器など、供給電力の小さい分野から大きい分野まで用途に応じて適用されている。 Power converters are applied to applications ranging from small supply power fields to large ones, such as battery powering of electric vehicles and power converters for grid interconnection.
電力変換器において大電力を負荷へ供給する場合は、従来から単一の電力変換器の出力を並列に接続する方法が採られている。しかしながら、電力変換器を並列接続した場合において、各電力変換器の出力電圧差や入出力のインピーダンスの違いによって出力に横流が発生し、電流アンバランスによる出力低下や出力リプルの増大などの問題が生じる。 In the case of supplying a large amount of power to a load in a power converter, a method of connecting the outputs of a single power converter in parallel is conventionally employed. However, when power converters are connected in parallel, a cross current is generated at the output due to differences in output voltage differences between the power converters and impedances of the input and output, and problems such as output reduction due to current imbalance and increase in output ripple Arise.
そこで、例えば特許文献1では、横流抑制用のリアクトルを備えた直流チョッパ装置を並列接続し、入力インピーダンスを等しくすることで横流を抑制する多並列直流チョッパ装置が開示されている。
Therefore, for example,
図6は、特許文献1に開示されている多並列チョッパ装置の構成を示す回路図である。図6に示すように複数台のチョッパ装置2A,2B,・・・,2Nの出力側に直列に横流抑制用リアクトル3A,3B,・・・,3Nを備え、接続点A及びBから各チョッパ装置への入力配線インピーダンスが等しくなるように構成し、負側の出力を接続点Bに一本で戻すことで、チョッパ装置の負側に還流電流が流れるループを断ち切り、複雑な制御を行うこと無く、容易な回路構成で横流抑制を行っている。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a multi-parallel chopper device disclosed in
しかし、各直流チョッパ装置に横流抑制用リアクトルを備える必要があるため、装置全体が大型化し、コストが増加するという問題があった。また、入力インピーダンスを等しくする必要があるため、装置の仕様によっては、入力インピーダンスを等しくする配線方法を実現することが困難であった。 However, since it is necessary to provide each DC chopper device with a cross current suppression reactor, there is a problem that the size of the entire device is increased and the cost is increased. In addition, since it is necessary to equalize the input impedance, it is difficult to realize a wiring method to equalize the input impedance depending on the specifications of the device.
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、簡易かつ小型な構成で横流を抑制することが可能な電力変換装置を提供することにある。 An object of the present invention made in view of such circumstances is to provide a power conversion device capable of suppressing a cross flow with a simple and compact configuration.
上記課題を解決するため、本発明に係る電力変換装置は、2台の電力変換器を並列に接続した電力変換装置であって、各電力変換器は、直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器と、前記逆変換器により変換された交流電圧を直流電圧に変換する順変換器と、絶縁トランスと、ゲート駆動回路とを備え、前記絶縁トランスの1次巻線は、リアクトルを介して前記逆変換器に接続され、前記絶縁トランスの2次巻線は、リアクトルを介して前記順変換器に接続され、前記絶縁トランスの2次巻線に接続されたリアクトルは、同極で電磁結合され、前記逆変換器は、第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子を有する第1レグと、第3スイッチング素子及び第4スイッチング素子を有する第2レグとを備え、前記順変換器は、第5スイッチング素子及び第6スイッチング素子を有する第3レグと、第7スイッチング素子及び第8スイッチング素子を有する第4レグとを備え、前記ゲート駆動回路は、前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第5スイッチング素子、及び前記第6スイッチング素子をそれぞれ異なるタイミングでオンし、前記ゲート駆動回路は、前記第1スイッチング素子及び前記第4スイッチング素子を同時にオンした後、第1デッドタイム期間経過後に前記第2スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子を同時にオンするとともに、前記第5スイッチング素子及び前記第8スイッチング素子を同時にオンした後、第2デッドタイム期間経過後に前記第6スイッチング素子及び前記第7スイッチング素子を同時にオンすることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a power conversion device according to the present invention is a power conversion device in which two power converters are connected in parallel, and each power converter is a reverse conversion that converts a DC voltage into an AC voltage. And a forward converter that converts the AC voltage converted by the inverse converter into a DC voltage, an insulating transformer, and a gate drive circuit, and the primary winding of the insulating transformer is configured to pass through the reactor. The secondary winding of the isolation transformer is connected to the inverse transformer, the secondary winding of the isolation transformer is connected to the forward converter via a reactor, and the reactor connected to the secondary winding of the isolation transformer is electromagnetically coupled at the same pole. The reverse converter includes a first leg having a first switching element and a second switching element, and a second leg having a third switching element and a fourth switching element, and the forward converter is a fifth switch. N A third leg having an element and a sixth switching element, and a fourth leg having a seventh switching element and an eighth switching element, wherein the gate drive circuit includes the first switching element, the second switching element, and The fifth switching element and the sixth switching element are turned on at different timings, and the gate drive circuit turns on the first switching element and the fourth switching element at the same time, and then the first dead time period elapses. The second switching element and the third switching element are simultaneously turned on, and the sixth switching element and the seventh switching are performed after the second dead time period has elapsed after the fifth switching element and the eighth switching element are simultaneously turned on. It is characterized in that on the device at the same time .
また、本発明に係る電力変換装置は、n台の電力変換器を並列に接続した電力変換装置であって、各電力変換器は、直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器と、前記逆変換器により変換された交流電圧を直流電圧に変換する順変換器と、絶縁トランスと、ゲート駆動回路とを備え、前記絶縁トランスの1次巻線は、リアクトルを介して前記逆変換器に接続され、前記絶縁トランスの2次巻線は、直列に接続された(n−1)個のリアクトルを介して前記順変換器に接続され、前記絶縁トランスの2次巻線に接続された(n−1)個のリアクトルは、異なる電力変換装置間で互いに同極で電磁結合され、前記逆変換器は、第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子を有する第1レグと、第3スイッチング素子及び第4スイッチング素子を有する第2レグとを備え、前記順変換器は、第5スイッチング素子及び第6スイッチング素子を有する第3レグと、第7スイッチング素子及び第8スイッチング素子を有する第4レグとを備え、前記ゲート駆動回路は、前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第5スイッチング素子、及び前記第6スイッチング素子をそれぞれ異なるタイミングでオンし、前記ゲート駆動回路は、前記第1スイッチング素子及び前記第4スイッチング素子を同時にオンした後、第1デッドタイム期間経過後に前記第2スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子を同時にオンするとともに、前記第5スイッチング素子及び前記第8スイッチング素子を同時にオンした後、第2デッドタイム期間経過後に前記第6スイッチング素子及び前記第7スイッチング素子を同時にオンすることを特徴とする。 The power converter according to the present invention is a power converter in which n power converters are connected in parallel, and each power converter is an inverse converter that converts a DC voltage to an AC voltage; A forward converter that converts an AC voltage converted by the converter into a DC voltage, an insulation transformer, and a gate drive circuit. A primary winding of the insulation transformer is connected to the inverse converter via a reactor. The secondary winding of the isolation transformer is connected to the forward converter via (n-1) reactors connected in series and connected to the secondary winding of the isolation transformer (n -1) The reactors are electromagnetically coupled to each other between different power converters with the same polarity, and the inverse converter includes a first leg having a first switching element and a second switching element, a third switching element, and a first switching element. 4 switching elements The forward converter includes a third leg having a fifth switching element and a sixth switching element, and a fourth leg having a seventh switching element and an eighth switching element, and the gate The drive circuit turns on the first switching element, the second switching element, the fifth switching element, and the sixth switching element at different timings, and the gate driving circuit includes the first switching element and the first switching element. After simultaneously turning on the four switching elements, after the first dead time period has elapsed, simultaneously turning on the second switching element and the third switching element, and simultaneously turning on the fifth switching element and the eighth switching element, After the second dead time period has elapsed, the sixth switching element and Characterized by turning on the serial seventh switching element at the same time.
本発明によれば、複数台の電力変換器を並列に接続するシステムにおいて、簡易かつ小型な構成で横流を抑制することができるようになる。 According to the present invention, in a system in which a plurality of power converters are connected in parallel, crossflow can be suppressed with a simple and compact configuration.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置の構成例を示すブロック図である。図1に示す例では、電力変換装置1は、電力変換器10と、電力変換器20と、ゲート駆動回路51及び52と、PWM信号制御回路60とを備える。電力変換装置1は、2台の電力変換器10及び20を並列に接続させて負荷に直流電力を給電する。
First Embodiment
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a power conversion device according to the first embodiment of the present invention. In the example illustrated in FIG. 1, the
直流入力電源100は、電力変換器10と電力変換器20の入力端子間に接続される。
The DC
電力変換器10は、絶縁型の直流電力変換器であり、逆変換器11と、入力平滑コンデンサ13と、リアクトル15と、絶縁トランス16と、リアクトル17と、順変換器12と、出力平滑コンデンサ14とを備える。
The
電力変換器10の入力端子間には、入力平滑コンデンサ13と逆変換器11が並列に接続される。
Between the input terminals of the
電力変換器10の出力端子間には、順変換器12と出力平滑コンデンサ14が並列に接続される。また、電力変換器10は電力変換器20の出力端子と並列に接続される。
A
逆変換器11は、スイッチング素子Q11a及びQ11bが直列に接続されたものと、スイッチング素子Q11c及びQ11dが直列に接続されたものとが並列に接続されて構成され、直流電圧を交流電圧に変換する。 Inverse transformer 11, an AC to those switching elements Q 11a and Q 11b are connected in series, that the switching elements Q 11c and Q 11d are connected in series and are configured by connecting in parallel, the DC voltage Convert to voltage.
入力平滑コンデンサ13は、入力電圧を一定に維持する。
The
リアクトル15は、スイッチング素子Q11a及びQ11bが直列に接続された接続点a11と、接続点b11との間に接続される。
The
絶縁トランス16は、1次側に巻線(1次巻線)n11を備え、2次側に巻線(2次巻線)n12を備える。1次巻線n11は、接続点b11と、スイッチング素子Q11c及びQ11dが直列に接続された接続点c11との間に接続され、2次巻線n12は、接続点b12と、スイッチング素子Q12a及びQ12bが直列に接続された接続点c12との間に接続される。逆変換器11は、リアクトル15を介して絶縁トランス16の1次巻線n11に接続される。順変換器12は、リアクトル17を介して絶縁トランス16の2次巻線n12に接続される。
The
リアクトル17は、接続点b12と、スイッチング素子Q12c及びQ12dが直列に接続された接続点a12との間に接続される。また、リアクトル17はリアクトル27と同極(同極性)で電磁結合される。
順変換器12は、スイッチング素子Q12a及びQ12bが直列に接続されたものと、スイッチング素子Q12c及びQ12dが直列に接続されたものとが並列に接続されて構成され、交流電圧を直流電圧に変換する。
In the
出力平滑コンデンサ14は、出力電圧を一定に維持する。 The output smoothing capacitor 14 keeps the output voltage constant.
電力変換器20は、入力平滑コンデンサ23と、逆変換器21と、リアクトル25と、絶縁トランス26と、リアクトル27と、順変換器22と、出力平滑コンデンサ24とを備える。電力変換器20の構成と接続については、電力変換器10と同様であるため、説明を省略する。なお、電力変換器10と区別するために構成要素の符号を変更している。
The
PWM信号制御回路60は、PWM信号を生成し、共通のPWM信号をゲート駆動回路51及び52に分配する。
The PWM
ゲート駆動回路51は、PWM信号制御回路60から入力されるPWM信号を用いて、電力変換器10のスイッチング素子Q11a,Q11b,Q11c,Q11d,Q12a,Q12b,Q12c及びQ12dを駆動し、オンオフ制御を行う。ゲート駆動回路52は、PWM信号制御回路60から入力されるPWM信号を用いて、電力変換器20のスイッチング素子Q21a,Q21b,Q21c,Q21d,Q22a,Q22b,Q22c及びQ22dを駆動し、オンオフ制御を行う。なお、ゲート駆動回路51及び52は同様の構成である。
The gate drive circuit 51 uses the PWM signal input from the PWM
以上の通り構成された電力変換装置1の動作について説明する。
Operation | movement of the
図2は、電力変換装置1の各動作モードにおける概略波形を示す図である。スイッチング素子Q11a,Q11b,Q11c,Q11d,Q12a,Q12b,Q12c,Q12d,Q21a,Q21b,Q21c,Q21d,Q22a,Q22b,Q22c及びQ22dは、図2に示すように、デッドタイム期間を有しながらスイッチング素子のオンとオフの動作が行われる。
FIG. 2 is a diagram showing schematic waveforms in each operation mode of the
スイッチング素子のオンとオフの動作は、PWM信号制御回路60により生成されるデューティ50%で固定されたPWM信号に基づいてスイッチング制御される。
The on / off operation of the switching element is switching-controlled based on a 50% duty fixed PWM signal generated by the PWM
電力変換器10の各モードの動作について、図3を参照して説明する。
The operation of each mode of the
<図3(b) モードa−2(電力伝送期間)>
1次側のスイッチング素子Q11a及びQ11dがオンしている状態で、2次側のスイッチング素子Q12a及びQ12dがオンすると、電流IL2が急激に上昇する。このため、リアクトル17、絶縁トランス16の2次巻線n12、スイッチング素子Q12aに逆並列接続されたダイオードD5、スイッチング素子Q12dに逆並列接続されたダイオードD8の経路で流れていた電流IL2の向きが切り替わり、スイッチング素子Q12a、絶縁トランス16の2次巻線n12、リアクトル17、スイッチング素子Q12dの経路で電流IL2が流れる。これにより、図2のモードa−2に示すように電流が負から正へ上昇し電力が伝送される。
<FIG. 3 (b) mode a-2 (power transmission period)>
When the switching elements Q12a and Q12d on the secondary side are turned on with the switching elements Q11a and Q11d on the primary side turned on, the current IL2 rises sharply. Thus,
<図3(c) モードb−1(2次側のデッドタイム期間)>
つぎに、2次側のスイッチング素子Q12a及びQ12dがオフすると、デッドタイム期間中にリアクトル17に蓄えられたエネルギーによって、スイッチング素子Q12c及びQ12bに逆並列接続されたダイオードD6及びD7を経路にして電流IL2が流れる。このデッドタイム期間中は電力の伝送は行われない。
<FIG. 3 (c) mode b-1 (secondary side dead time period)>
Next, when the switching element Q 12a and Q 12d of the secondary side is turned off, the energy stored in the
<図3(d) モードb−2(電力伝送停止期間)>
2次側のデッドタイム期間が終了すると、2次側のスイッチング素子Q12c及びQ12bがオンし、絶縁トランス16の2次巻線n12、リアクトル17、スイッチング素子Q12cに逆並列接続されたダイオードD7、スイッチング素子Q12bに逆並列接続されたダイオードD6の経路で電流が流れる。この時、1次側はスイッチング素子Q11a、リアクトル15、絶縁トランス16の1次巻線n11、スイッチング素子Q11dの経路で電流が流れているため、図2のモードb−2に示すように、絶縁トランス16の1次巻線n11と2次巻線n12には同じ方向に電圧が発生し、1次側と2次側の電力伝送が停止する。
<FIG. 3 (d) mode b-2 (power transmission stop period)>
When the dead time period of the secondary side is finished, the switching element Q 12c and Q 12b of the secondary side is turned on, the secondary winding n12 of the
<図3(e) モードc−1(1次側デッドタイム期間)>
つぎに、1次側のスイッチング素子Q11a及びQ11dがオフすると、デッドタイム期間中にリアクトル15に蓄えられたエネルギーによって、スイッチング素子Q11c及びQ11bに逆並列接続されたダイオードD2及びD3を経路にして電流IL1が流れる。このデッドタイム期間中は電力の伝送は行われない。
<FIG. 3 (e) mode c-1 (primary side dead time period)>
Next, when the switching element Q 11a and Q 11d of the primary side is turned off, the energy stored in the
<図3(f) モードc−2(電力伝送期間)>
1次側のデッドタイム期間が終了すると、1次側のスイッチング素子Q11c及びQ11bがオンする。2次側のスイッチング素子Q12b及びQ12Cがオンしている状態で、1次側のスイッチング素子Q11c及びQ11bがオンすると、電流IL2が急激に減少するため、リアクトル17、絶縁トランス16の2次巻線n12、スイッチング素子Q12cに逆並列接続されたダイオードD7、スイッチング素子Q12bに逆並列接続されたダイオードD6の経路で流れていた電流IL2の向きが切り替わり、スイッチング素子Q12c、リアクトル17、絶縁トランス16の2次巻線n12、スイッチング素子Q12bの経路で電流IL2が流れるため、図2のモードc−2に示すように電流が正から負へ下降し電力が伝送される
<FIG. 3 (f) mode c-2 (power transmission period)>
When the primary-side dead time period ends, the primary-side switching elements Q 11c and Q 11b are turned on. In a state where the switching element Q 12b and Q 12C of the secondary side is on, the switching element Q 11c and Q 11b of the primary side is turned on, the current I L2 decreases drastically, the
<図3(g) モードd−1(2次側デッドタイム期間)>
つぎに、2次側のスイッチング素子Q12c及びQ12bがオフすると、デッドタイム期間中にリアクトル17に蓄えられたエネルギーによって、スイッチング素子Q12a及びQ12dに逆並列接続されたダイオードD5及びD8を経路にして電流IL2が流れる。このデッドタイム期間中は電力の伝送は行われない。
<FIG. 3 (g) mode d-1 (secondary side dead time period)>
Next, when the switching elements Q 12c and Q 12b on the secondary side are turned off, the energy stored in the
<図3(h) モードd−2(電力伝送停止期間)>
2次側のデッドタイム期間が終了すると、2次側のスイッチング素子Q12a及びQ12dがオンし、絶縁トランス16の2次巻線n12、スイッチング素子Q12aに逆並列接続されたダイオードD5、スイッチング素子Q12dに逆並列接続されたダイオードD8、リアクトル17の経路で電流がIL2流れる。この時、1次側はスイッチング素子Q11c、絶縁トランス16の1次巻線n11、リアクトル15、スイッチング素子Q11bの経路で電流IL1が流れているため、図2のモードd−2に示すように、絶縁トランス16の1次巻線n11と2次巻線n12には同じ方向に電圧が発生し、1次側と2次側の電力伝送が停止する。
<Fig. 3 (h) mode d-2 (power transmission stop period)>
When the secondary-side dead time period ends, the secondary-side switching elements Q 12a and Q 12d are turned on, and the secondary winding n12 of the insulating
<図3(a) モードa−1(1次側デッドタイム期間)>
つぎに、1次側のスイッチング素子Q11c及びQ11bがオフすると、デッドタイム期間中にリアクトル15に蓄えられたエネルギーによって、スイッチング素子Q11a及びQ11dに逆並列接続されたダイオードD1及びD4を経路にして電流IL1が流れる。このデッドタイム期間中は電力の伝送は行われない。デッドタイム期間が終了すると、モードa−2に切り替わる。
<FIG. 3 (a) mode a-1 (primary side dead time period)>
Then, 1 when the switching element Q 11c and Q 11b of the primary side is turned off, the energy stored in the
このスイッチング動作が繰り返され、電力が伝送される。このスイッチング動作の制御は、位相シフト制御となっており、図2に示すように1次側と2次側の電圧の位相差δを調整することにより、絶縁トランス16の1次側から2次側への送電電力量を調整する。すなわち、逆変換器11の出力電圧VL1と順変換器12の入力電圧VL2の位相を制御することで電力伝送が行われる。
This switching operation is repeated to transmit power. The control of this switching operation is phase shift control, and as shown in FIG. 2, by adjusting the phase difference δ between the voltages on the primary side and the secondary side, the secondary side from the primary side of the
電力変換器20の動作は、ゲート駆動回路51及び52が同様の構成となっており、スイッチング素子のオンとオフの動作は、PWM信号から分配される同一の信号で行われることから、電力変換器10の動作と同様となるため、説明を省略する。
The operation of the
電力変換装置1の出力は、電力変換器10と電力変換器20の合成出力となる。
The output of the
上述したように、電力変換器10と電力変換器20は同様の回路構成、同様のPWM信号でスイッチング動作が行われるが、一般に、電力変換器10と電力変換器20のスイッチング素子のスイッチング特性は異なる。
As described above, the
このため、スイッチング特性のバラつきによるスイッチング素子のターンオン時間、ターンオフ時間、ゲートの蓄積時間などの差で、電力変換器10と電力変換器20のスイッチング素子のオンとオフのタイミングがずれてしまい、電力変換器10と電力変換器20の出力電圧に差が生じ、横流が流れる。
Therefore, the on / off timings of the switching elements of
しかし、本発明では、複数の電力変換器のリアクトル17及び27は、同極で電磁結合されているため、横流を抑制することができる。
However, in the present invention, since the
例えば、図4に示すように、リアクトル17に流れる電流IL12がリアクトル27に流れる電流IL22より大きかった場合、リアクトル17とリアクトル27のインダクタンス値をLとすると、リアクトル17で発生する電圧VL12とリアクトル27で発生する電圧VL22は、式(1)と式(2)で与えられる。
For example, as shown in FIG. 4, when the current I L12 flowing through the
式(1)よりリアクトル17で発生する電圧VL12はVL12>0となり、電圧降下として働く。一方、式(2)よりリアクトル27で発生する電圧VL22はVL22<0となり、電圧上昇として働く。このため、各電力変換器10及び20の2次側に流れる電流がバランスされることとなり、横流を抑制することができる。
From the equation (1), the voltage V L12 generated in the
(第2の実施形態)
つぎに、本発明の第2の実施形態に係る電力変換装置について説明する。第1の実施形態に係る電力変換装置1は2台の電力変換器10及び20を並列接続しているが、第2の実施形態に係る電力変換装置は3台以上の電力変換器を並列接続する。
Second Embodiment
Below, the power converter device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. The
図5は、本発明の第2の実施形態に係る電力変換装置の構成例を示すブロック図である。図5に示す電力変換装置2は、3台の電力変換器10,20及び30を並列接続する。電力変換器10はリアクトル17及び18を備え、電力変換器20はリアクトル27及び28を備え、電力変換器30はリアクトル37及び38を備える。そして、横流を抑制するために、リアクトル17及び27と、リアクトル28及び37と、リアクトル18及び38とがそれぞれ同極で電磁結合する。その他の構成、及び各電力変換器10,20及び30の動作は第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of the power conversion device according to the second embodiment of the present invention. The
同様にして、電力変換器を4台以上並列に接続させることも可能である。すなわち、並列接続される電力変換器の台数がn台の場合には、各電力変換器の絶縁トランスの2次巻線は、直列に接続された(n−1)個のリアクトルを介して順変換器に接続される。そして、(n−1)個のリアクトルは、異なる電力変換装置間で互いに同極で電磁結合される。これにより、電力変換器の台数に関わらず、横流を抑制することができるようになる。 Similarly, four or more power converters can be connected in parallel. That is, when the number of power converters connected in parallel is n, the secondary winding of the isolation transformer of each power converter is sequentially connected via (n-1) reactors connected in series. Connected to the converter. The (n-1) reactors are electromagnetically coupled with the same polarity between different power converters. Thereby, regardless of the number of power converters, cross current can be suppressed.
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 Although the embodiments described above have been described as representative examples, it will be obvious to those skilled in the art that many modifications and substitutions can be made within the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited by the above-described embodiments, and various modifications and changes are possible without departing from the scope of the claims.
1,2 電力変換装置
10,20,30 電力変換器
11,21 逆変換器
12,22 順変換器
13,23 入力平滑コンデンサ
14,24 出力平滑コンデンサ
15,25 リアクトル
16,26 絶縁トランス
17,27 電磁結合されたリアクトル
51,52 ゲート駆動回路
60 PWM信号制御回路
100 直流入力電源
1, 2
Claims (2)
各電力変換器は、直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器と、前記逆変換器により変換された交流電圧を直流電圧に変換する順変換器と、絶縁トランスと、ゲート駆動回路とを備え、
前記絶縁トランスの1次巻線は、リアクトルを介して前記逆変換器に接続され、
前記絶縁トランスの2次巻線は、リアクトルを介して前記順変換器に接続され、
前記絶縁トランスの2次巻線に接続されたリアクトルは、同極で電磁結合され、
前記逆変換器は、第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子を有する第1レグと、第3スイッチング素子及び第4スイッチング素子を有する第2レグとを備え、
前記順変換器は、第5スイッチング素子及び第6スイッチング素子を有する第3レグと、第7スイッチング素子及び第8スイッチング素子を有する第4レグとを備え、
前記ゲート駆動回路は、前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第5スイッチング素子、及び前記第6スイッチング素子をそれぞれ異なるタイミングでオンし、
前記ゲート駆動回路は、前記第1スイッチング素子及び前記第4スイッチング素子を同時にオンした後、第1デッドタイム期間経過後に前記第2スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子を同時にオンするとともに、前記第5スイッチング素子及び前記第8スイッチング素子を同時にオンした後、第2デッドタイム期間経過後に前記第6スイッチング素子及び前記第7スイッチング素子を同時にオンすることを特徴とする電力変換装置。 A power converter in which two power converters are connected in parallel,
Each power converter includes an inverse converter that converts a DC voltage into an AC voltage, a forward converter that converts the AC voltage converted by the inverse converter into a DC voltage, an insulation transformer, and a gate drive circuit. ,
The primary winding of the isolation transformer is connected to the inverter via a reactor,
The secondary winding of the insulation transformer is connected to the forward converter via a reactor,
The reactor connected to the secondary winding of the insulation transformer is electromagnetically coupled with the same polarity,
The inverter includes a first leg having a first switching element and a second switching element, and a second leg having a third switching element and a fourth switching element,
The forward converter includes a third leg having a fifth switching element and a sixth switching element, and a fourth leg having a seventh switching element and an eighth switching element,
The gate drive circuit turns on the first switching element, the second switching element, the fifth switching element, and the sixth switching element at different timings .
The gate driving circuit simultaneously turns on the second switching element and the third switching element after the first dead time period has elapsed after simultaneously turning on the first switching element and the fourth switching element, and A power converter characterized in that the sixth switching element and the seventh switching element are simultaneously turned on after a second dead time period after the switching element and the eighth switching element are simultaneously turned on .
各電力変換器は、直流電圧を交流電圧に変換する逆変換器と、前記逆変換器により変換された交流電圧を直流電圧に変換する順変換器と、絶縁トランスと、ゲート駆動回路とを備え、
前記絶縁トランスの1次巻線は、リアクトルを介して前記逆変換器に接続され、
前記絶縁トランスの2次巻線は、直列に接続された(n−1)個のリアクトルを介して前記順変換器に接続され、
前記絶縁トランスの2次巻線に接続された(n−1)個のリアクトルは、異なる電力変換装置間で互いに同極で電磁結合され、
前記逆変換器は、第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子を有する第1レグと、第3スイッチング素子及び第4スイッチング素子を有する第2レグとを備え、
前記順変換器は、第5スイッチング素子及び第6スイッチング素子を有する第3レグと、第7スイッチング素子及び第8スイッチング素子を有する第4レグとを備え、
前記ゲート駆動回路は、前記第1スイッチング素子、前記第2スイッチング素子、前記第5スイッチング素子、及び前記第6スイッチング素子をそれぞれ異なるタイミングでオンし、
前記ゲート駆動回路は、前記第1スイッチング素子及び前記第4スイッチング素子を同時にオンした後、第1デッドタイム期間経過後に前記第2スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子を同時にオンするとともに、前記第5スイッチング素子及び前記第8スイッチング素子を同時にオンした後、第2デッドタイム期間経過後に前記第6スイッチング素子及び前記第7スイッチング素子を同時にオンすることを特徴とする電力変換装置。 A power converter in which n power converters are connected in parallel,
Each power converter includes an inverse converter that converts a DC voltage into an AC voltage, a forward converter that converts the AC voltage converted by the inverse converter into a DC voltage, an insulation transformer, and a gate drive circuit. ,
The primary winding of the isolation transformer is connected to the inverter via a reactor,
The secondary winding of the isolation transformer is connected to the forward converter via (n-1) reactors connected in series;
The (n-1) reactors connected to the secondary winding of the isolation transformer are electromagnetically coupled to each other in the same pole between different power conversion devices,
The inverter includes a first leg having a first switching element and a second switching element, and a second leg having a third switching element and a fourth switching element,
The forward converter includes a third leg having a fifth switching element and a sixth switching element, and a fourth leg having a seventh switching element and an eighth switching element,
The gate drive circuit turns on the first switching element, the second switching element, the fifth switching element, and the sixth switching element at different timings .
The gate driving circuit simultaneously turns on the second switching element and the third switching element after the first dead time period has elapsed after simultaneously turning on the first switching element and the fourth switching element, and A power converter characterized in that the sixth switching element and the seventh switching element are simultaneously turned on after a second dead time period after the switching element and the eighth switching element are simultaneously turned on .
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