JP6613951B2 - Power converter - Google Patents

Power converter Download PDF

Info

Publication number
JP6613951B2
JP6613951B2 JP2016031203A JP2016031203A JP6613951B2 JP 6613951 B2 JP6613951 B2 JP 6613951B2 JP 2016031203 A JP2016031203 A JP 2016031203A JP 2016031203 A JP2016031203 A JP 2016031203A JP 6613951 B2 JP6613951 B2 JP 6613951B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switching element
current
switching
reactor
current value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016031203A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017153189A (en
Inventor
隆二 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2016031203A priority Critical patent/JP6613951B2/en
Publication of JP2017153189A publication Critical patent/JP2017153189A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6613951B2 publication Critical patent/JP6613951B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

この発明は、電力変換装置に関し、特に、フライングキャパシタを備える電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device, and more particularly, to a power conversion device including a flying capacitor.

従来、フライングキャパシタを備える電力変換装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。   Conventionally, a power converter provided with a flying capacitor is known (for example, refer to patent documents 1).

上記特許文献1には、フライングキャパシタを備えるDC−DCコンバータが開示されている。このDC−DCコンバータには、リアクトルと、リアクトルに流れる電流の電流値を検出する電流検出回路と、リアクトルに接続されたスイッチ回路と、スイッチ回路の駆動を制御する制御回路とが設けられている。そして、制御回路は、電流検出回路により検出された電流値に基づいて、リアクトルに流れる電流の電流値が指令電流値になるように、スイッチ回路の駆動をフィードバック制御するように構成されている。   Patent Document 1 discloses a DC-DC converter including a flying capacitor. The DC-DC converter includes a reactor, a current detection circuit that detects a current value of a current flowing through the reactor, a switch circuit connected to the reactor, and a control circuit that controls driving of the switch circuit. . The control circuit is configured to feedback control the drive of the switch circuit so that the current value of the current flowing through the reactor becomes the command current value based on the current value detected by the current detection circuit.

特開2013−192383号公報JP 2013-192383 A

しかしながら、上記特許文献1に記載されたDC−DCコンバータでは、制御回路は、リアクトルに流れる電流の電流値を検出する電流検出回路により検出された電流値に基づいて、スイッチ回路の駆動を制御するように構成されている。ここで、リアクトルに流れる電流の主な成分は直流成分である一方、リアクトルに流れる電流にはスイッチ回路のスイッチングに起因するリプル成分(高周波成分)が重畳する。そして、リアクトルに流れる電流値を正確に検出するためには、直流成分のみならず、リプル成分も検出する必要があるため、電流検出回路を、直流成分とリプル成分との両方を検出可能に構成する必要がある。また、リプル成分は、スイッチ回路のスイッチング周波数の2倍の周波数であるとともに、リプル成分の波形は、三角波である。このため、リプル成分の波形を正確に観測するためには、リプル成分の周波数の5倍以上の周波数(スイッチング周波数の10倍以上の周波数)により、電流を検出する必要がある。したがって、上記特許文献1に記載されたDC−DCコンバータでは、電流検出回路は、下限が直流(0Hz)でかつ上限がスイッチング周波数の10倍以上となる広帯域の検出周波数帯域を有することが要求されるため、電流検出回路(電流検出部)の構成が複雑化するという問題点がある。   However, in the DC-DC converter described in Patent Document 1, the control circuit controls the driving of the switch circuit based on the current value detected by the current detection circuit that detects the current value of the current flowing through the reactor. It is configured as follows. Here, the main component of the current flowing through the reactor is a DC component, while a ripple component (high-frequency component) resulting from switching of the switch circuit is superimposed on the current flowing through the reactor. In order to accurately detect the current value flowing through the reactor, it is necessary to detect not only the DC component but also the ripple component, so the current detection circuit is configured to detect both the DC component and the ripple component. There is a need to. The ripple component has a frequency twice as high as the switching frequency of the switch circuit, and the waveform of the ripple component is a triangular wave. Therefore, in order to accurately observe the ripple component waveform, it is necessary to detect the current at a frequency that is five times or more the frequency of the ripple component (a frequency that is ten times or more the switching frequency). Therefore, in the DC-DC converter described in Patent Document 1, the current detection circuit is required to have a wide detection frequency band whose lower limit is direct current (0 Hz) and whose upper limit is 10 times or more the switching frequency. Therefore, there is a problem that the configuration of the current detection circuit (current detection unit) is complicated.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、電流検出部の構成が複雑化するのを抑制することが可能な電力変換装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power conversion device capable of suppressing the configuration of the current detection unit from becoming complicated. It is to be.

上記目的を達成するために、この発明の一の局面による電力変換装置は、直流出力回路の一方端に、一方端が接続されたリアクトルと、リアクトルの他方端に一方端が接続された第1のスイッチング素子と、第1のスイッチング素子の他方端に一方端が接続されているとともに直流出力回路の他方端に他方端が接続された第2のスイッチング素子とを含むスイッチング回路と、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子との接続点に接続されたフライングキャパシタと、フライングキャパシタに流れる交流電流の電流値を検出するキャパシタ電流検出部と、キャパシタ電流検出部が検出した交流電流の電流値に基づいて、リアクトルに流れる電流値を取得して、取得したリアクトルに流れる電流値に基づいて、第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子のオンオフ期間を制御する制御部とを備える。   In order to achieve the above object, a power converter according to one aspect of the present invention includes a reactor having one end connected to one end of a DC output circuit, and a first end connected to the other end of the reactor. A switching circuit including a first switching element and a second switching element having one end connected to the other end of the first switching element and the other end connected to the other end of the DC output circuit; A flying capacitor connected to a connection point between the switching element and the second switching element, a capacitor current detection unit for detecting a current value of an alternating current flowing through the flying capacitor, and a current value of the alternating current detected by the capacitor current detection unit The first switching element is acquired based on the acquired current value flowing through the reactor based on the acquired current value flowing through the reactor. And a control section for controlling the on-off period of the second switching element.

ここで、フライングキャパシタでは充放電に対応した交流電流が流れる。また、フライングキャパシタに流れる交流電流には、直流成分および低周波成分が略含まれずに、略高周波成分のみが含まれる一方、電流値の大きさ(振幅の大きさ)は、リアクトルに流れる電流値の大きさ(直流成分、低周波成分およびリプル成分)に対応する。そこで、本願発明者はフライングキャパシタの上記現象に着目して、本発明を想到するに至った。すなわち、この発明の一の局面による電力変換装置では、上記のように、制御部を、キャパシタ電流検出部が検出したフライングキャパシタの交流電流の電流値に基づいて、リアクトルに流れる電流値を取得して、取得したリアクトルに流れる電流値に基づいて、第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子のオンオフ期間を制御するように構成する。これにより、キャパシタ電流検出部が検出したフライングキャパシタの交流電流の電流値の高周波成分に基づいて、リアクトルに流れる電流値の直流成分、低周波成分およびリプル成分を取得することができる。その結果、リアクトルに流れる電流値に基づいて、第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子のオンオフ期間を制御する際に、直流成分から高周波成分を検出するように構成されたリアクトル電流検出部を用いることなく、高周波成分のみを検出することが可能なキャパシタ電流検出部を用いることができる。したがって、高周波成分のみを検出することが可能なキャパシタ電流検出部を用いることができることにより、電流検出部の構成が複雑化するのを抑制することができる。なお、本願明細書では、「高周波」とは、たとえば、10kHz以上の周波数を意味するとともに、「低周波」とは、たとえば、400Hz以下から直流(周波数が0)までの周波数を意味するものとして記載している。   Here, an alternating current corresponding to charge / discharge flows in the flying capacitor. In addition, the alternating current flowing through the flying capacitor does not substantially include a direct current component and a low frequency component, but includes only a substantially high frequency component, while the magnitude of the current value (amplitude magnitude) is the value of the current flowing through the reactor. (DC component, low frequency component and ripple component). Accordingly, the inventors of the present application have come up with the present invention by paying attention to the above phenomenon of the flying capacitor. That is, in the power conversion device according to one aspect of the present invention, as described above, the control unit acquires the current value flowing through the reactor based on the current value of the alternating current of the flying capacitor detected by the capacitor current detection unit. Thus, the ON / OFF period of the first switching element and the second switching element is controlled based on the acquired value of the current flowing through the reactor. Thereby, based on the high frequency component of the current value of the alternating current of the flying capacitor detected by the capacitor current detector, the direct current component, low frequency component, and ripple component of the current value flowing through the reactor can be acquired. As a result, a reactor current detector configured to detect a high frequency component from a direct current component when controlling the on / off period of the first switching element and the second switching element based on the value of the current flowing through the reactor. It is possible to use a capacitor current detector that can detect only high-frequency components without using them. Therefore, since the capacitor current detection unit capable of detecting only the high frequency component can be used, it is possible to prevent the configuration of the current detection unit from becoming complicated. In the present specification, “high frequency” means, for example, a frequency of 10 kHz or more, and “low frequency” means, for example, a frequency from 400 Hz or less to direct current (frequency is 0). It is described.

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、キャパシタ電流検出部が検出した交流電流の電流値の振幅を検出する振幅検出部をさらに備え、制御部は、振幅検出部により検出した振幅の大きさに基づいて、リアクトルに流れる電流値を取得する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、フライングキャパシタに流れる交流電流の電流値の振幅は、リアクトルに流れる電流値の直流成分(または低周波成分)に対応するので、振幅検出部によって、交流電流の電流値の振幅を検出することにより、容易にリアクトルに流れる電流値の直流成分(または低周波成分)を取得することができる。   The power conversion device according to the above aspect preferably further includes an amplitude detection unit that detects the amplitude of the current value of the alternating current detected by the capacitor current detection unit, and the control unit detects the magnitude of the amplitude detected by the amplitude detection unit. Based on this, control is performed to acquire the value of the current flowing through the reactor. If comprised in this way, since the amplitude of the electric current value of the alternating current which flows into a flying capacitor respond | corresponds to the direct current | flow component (or low frequency component) of the electric current value which flows into a reactor, the amplitude detection part of the electric current value of alternating current By detecting the amplitude, the direct current component (or low frequency component) of the current value flowing through the reactor can be easily obtained.

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、キャパシタ電流検出部は、交流電流の電流値を検出する検出周波数帯域の下限がスイッチング回路のスイッチング周波数の10分の1以上となるように構成されている。このように構成すれば、キャパシタ電流検出部を検出周波数帯域の下限が10分の1未満となるような広帯域の検出周波数帯域を有するように構成する必要がないので、キャパシタ電流検出部として、低周波成分を検出する機能を有さない電流検出部(たとえば、汎用の高周波用カレントトランス)を用いることができる。その結果、キャパシタ電流検出部を容易に構成することができるので、電力変換装置を容易に構成することができる。   In the power conversion device according to the above aspect, the capacitor current detection unit is preferably configured such that the lower limit of the detection frequency band for detecting the current value of the alternating current is equal to or more than 1/10 of the switching frequency of the switching circuit. ing. With this configuration, it is not necessary to configure the capacitor current detection unit to have a wide detection frequency band in which the lower limit of the detection frequency band is less than 1/10. A current detection unit (for example, a general-purpose high-frequency current transformer) that does not have a function of detecting a frequency component can be used. As a result, the capacitor current detector can be easily configured, so that the power converter can be easily configured.

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、制御部は、スイッチング回路のスイッチング動作の1サイクルにおいて、第1のスイッチング素子をオフしかつ第2のスイッチング素子をオンする第1期間と、第1のスイッチング素子をオンしかつ第2のスイッチング素子をオフする第2期間とを交互に設けるように制御するとともに、第1期間の最小長さおよび第2期間の最小長さを所定の長さ以上に設定するように構成されている。このように構成すれば、所定の長さをサンプリングが可能な長さに設定するとともに、第1期間および第2期間のうちの少なくとも一方の期間中にサンプリングを行うことにより、フライングキャパシタに流れる交流電流の電流値をより確実に取得することができる。   In the power conversion device according to the above aspect, the control unit preferably includes a first period in which the first switching element is turned off and the second switching element is turned on in one cycle of the switching operation of the switching circuit, The second period during which the first switching element is turned on and the second switching element is turned off is controlled alternately, and the minimum length of the first period and the minimum length of the second period are set to a predetermined length. It is comprised so that it may set above. If comprised in this way, while setting predetermined length to the length which can be sampled, and performing sampling in at least one period of the 1st period and the 2nd period, the alternating current which flows into a flying capacitor The current value of the current can be acquired more reliably.

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、リアクトルに流れる電流値を検出するとともに、リアクトルに流れる電流値を検出する検出周波数帯域の上限がスイッチング回路のスイッチング周波数の10倍未満に設定されているリアクトル電流検出部をさらに備え、制御部は、キャパシタ電流検出部により検出された交流電流の電流値が所定の第1しきい値を超えた場合に、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とを共にオフにして、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とが共にオフの状態で、かつ、リアクトル電流検出部により検出したリアクトルに流れる電流値が所定の第2しきい値未満となった場合に、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子との駆動を再開する制御を行うように構成されている。ここで、たとえば、直流出力回路にサージが印加される等により、リアクトルに過電流が生じる場合がある。この場合、スイッチング回路の駆動を継続した場合には、過電流をさらに増幅させてしまう場合があるため、スイッチング回路の駆動を停止する(第1のスイッチング素子をオフしかつ第2のスイッチング素子をオフする)制御を行うことが考えられる。この場合、フライングキャパシタには、電流が流れなくなるため、フライングキャパシタに流れる交流電流の電流値に基づいて、リアクトルに流れる電流値を取得することが困難になり、過電流が消滅したか否かを判断することが困難になると考えられる。この点に対して、本発明では、リアクトル電流検出部により検出したリアクトルに流れる電流値が所定の第2しきい値未満となった場合に、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子との駆動を再開する制御を行うように構成することにより、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とが共にオフの状態でフライングキャパシタに電流が流れていない場合でも、第2しきい値未満となった場合(過電流が消滅した場合)に、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子との駆動を再開することができる。また、本発明では、リアクトル電流検出部によりリプル成分を検出する必要がないため、上記のように、リアクトル電流検出部のリアクトルに流れる電流値を検出する検出周波数帯域の上限をスイッチング回路のスイッチング周波数の10倍未満に設定することにより、容易にリアクトル電流検出部を構成することができる。   In the power conversion device according to the above aspect, preferably, the current value flowing through the reactor is detected, and the upper limit of the detection frequency band for detecting the current value flowing through the reactor is set to be less than 10 times the switching frequency of the switching circuit. The reactor current detector further includes a first switching element and a second switching element when the current value of the alternating current detected by the capacitor current detector exceeds a predetermined first threshold value. Both the elements are turned off, the first switching element and the second switching element are both turned off, and the value of the current flowing through the reactor detected by the reactor current detector is less than a predetermined second threshold value. In such a case, the control for restarting the driving of the first switching element and the second switching element is performed. It has been made. Here, for example, when a surge is applied to the DC output circuit, an overcurrent may be generated in the reactor. In this case, if the driving of the switching circuit is continued, the overcurrent may be further amplified. Therefore, the driving of the switching circuit is stopped (the first switching element is turned off and the second switching element is turned off). It is conceivable to perform control to turn off. In this case, since no current flows through the flying capacitor, it becomes difficult to obtain the current value flowing through the reactor based on the current value of the alternating current flowing through the flying capacitor, and it is determined whether or not the overcurrent has disappeared. It will be difficult to judge. In contrast, in the present invention, when the value of the current flowing through the reactor detected by the reactor current detection unit is less than a predetermined second threshold value, the first switching element and the second switching element By performing the control to resume the drive, even when the first switching element and the second switching element are both off and no current flows through the flying capacitor, it is less than the second threshold value. When this occurs (when the overcurrent disappears), driving of the first switching element and the second switching element can be resumed. Further, in the present invention, since it is not necessary to detect the ripple component by the reactor current detection unit, as described above, the upper limit of the detection frequency band for detecting the current value flowing through the reactor of the reactor current detection unit is set to the switching frequency of the switching circuit. By setting it to less than 10 times, the reactor current detection unit can be easily configured.

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、スイッチング回路は、第1のダイオードと第2のダイオードとをさらに含み、第1のダイオードと第2のダイオードと第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とは、この順に直列に接続されており、フライングキャパシタは、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子との接続点に一方端が接続されているとともに、第3のダイオードと第4のダイオードとの接続点に他方端が接続されている。このように構成すれば、スイッチング回路に、4つのスイッチング素子を設けて、4つのスイッチング素子をそれぞれ制御するように構成する場合に比べて、電力変換装置の構成および制御を簡素化することができる。   In the power conversion device according to the above aspect, the switching circuit preferably further includes a first diode and a second diode, and the first diode, the second diode, the first switching element, and the second diode The switching elements are connected in series in this order, and the flying capacitor has one end connected to the connection point between the first switching element and the second switching element, and the third diode and the fourth diode. The other end is connected to a connection point with the other diode. If comprised in this way, compared with the case where it is provided with four switching elements in a switching circuit and it is comprised so that each of four switching elements may be controlled, the structure and control of a power converter device can be simplified. .

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、スイッチング回路は、第3のスイッチング素子と第4のスイッチング素子とをさらに含み、第3のスイッチング素子と第4のスイッチング素子と第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子とは、この順に直列に接続されており、フライングキャパシタは、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子との接続点に一方端が接続されているとともに、第3のスイッチング素子と第4のスイッチング素子との接続点に他方端が接続されている。このように構成すれば、リアクトルから直流出力回路に電流を流す場合に、第3のスイッチング素子および第4のスイッチング素子を、直流出力回路からリアクトルに電流を流す場合の第2のスイッチング素子および第1のスイッチング素子と同様に制御することができる。その結果、電力変換装置を直流出力回路に電力を回生する機能(発電する機能)を有するように構成することができる。   In the power conversion device according to the above aspect, the switching circuit preferably further includes a third switching element and a fourth switching element, and the third switching element, the fourth switching element, and the first switching element. And the second switching element are connected in series in this order, and the flying capacitor has one end connected to the connection point between the first switching element and the second switching element, The other end is connected to a connection point between the switching element and the fourth switching element. According to this configuration, when the current is passed from the reactor to the DC output circuit, the third switching element and the fourth switching element are used. When the current is passed from the DC output circuit to the reactor, the second switching element and the second switching element are used. Control can be performed in the same manner as the switching element 1. As a result, the power converter can be configured to have a function of regenerating power (a function of generating power) in the DC output circuit.

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体からなり、キャパシタ電流検出部は、交流電流の電流値を検出する検出周波数帯域の下限がワイドバンドギャップ半導体のスイッチング周波数の10分の1以上となるように構成されている。このように構成すれば、ワイドバンドギャップ半導体は比較的(たとえば、シリコン半導体と比べて)スイッチング周波数を大きく設定することができるので、第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子をワイドバンドギャップ半導体から構成することにより、スイッチング周波数を高周波化(たとえば、100kHz以上に)して、リアクトルを小型化することができる。ここで、従来の電力変換装置に、ワイドバンドギャップ半導体を設ける場合には、リアクトルに流れる電流値を検出する電流検出部の検出周波数帯域は下限が直流(0Hz)でかつ上限が100kHz以上にする必要がある。しかしながら、リアクトルに流れる電流値を検出する電流検出部として一般的なホール素子を用いる場合には、検出周波数帯域は下限が直流(0Hz)でかつ上限が約50kHzとなるため、従来の電力変換装置に、ワイドバンドギャップ半導体を設ける場合、特別に電流検出部をワイドバンドギャップ半導体に対応した検出周波数帯域を有するように構成する必要がある。この結果、電流検出部の構成が特に複雑化する(高価になる)と考えられる。そこで、本発明では、キャパシタ電流検出部を、交流電流の電流値を検出する検出周波数帯域の下限がワイドバンドギャップ半導体のスイッチング周波数の10分の1以上となるように構成するので、上記の特別に構成した電流検出回路を設けることなく、低周波成分を検出する機能を有さない電流検出部(たとえば、汎用の高周波用カレントトランス)を用いることができ、容易に電流検出部を構成することができる。したがって、電力変換装置にワイドバンドギャップ半導体を設ける場合に、本発明は特に有効である。   In the power conversion device according to the above aspect, preferably, the first switching element and the second switching element are made of a wide band gap semiconductor, and the capacitor current detection unit detects a current value of the alternating current. Is lower than 1/10 of the switching frequency of the wide band gap semiconductor. With this configuration, since the wide band gap semiconductor can set a relatively high switching frequency (for example, compared with a silicon semiconductor), the first switching element and the second switching element can be set as the wide band gap semiconductor. By configuring from the above, the switching frequency can be increased (for example, 100 kHz or more), and the reactor can be downsized. Here, when a wide band gap semiconductor is provided in a conventional power conversion device, the lower limit of the detection frequency band of the current detection unit for detecting the current value flowing through the reactor is DC (0 Hz) and the upper limit is 100 kHz or more. There is a need. However, when a general Hall element is used as a current detection unit for detecting the current value flowing through the reactor, the lower limit of the detection frequency band is direct current (0 Hz) and the upper limit is about 50 kHz. In addition, when a wide band gap semiconductor is provided, it is necessary to specially configure the current detection unit to have a detection frequency band corresponding to the wide band gap semiconductor. As a result, the configuration of the current detection unit is considered to be particularly complicated (expensive). Therefore, in the present invention, the capacitor current detection unit is configured such that the lower limit of the detection frequency band for detecting the current value of the alternating current is one tenth or more of the switching frequency of the wide band gap semiconductor. A current detection unit (for example, a general-purpose high-frequency current transformer) that does not have a function of detecting a low-frequency component can be used without providing the current detection circuit configured as described above, and the current detection unit can be easily configured. Can do. Therefore, the present invention is particularly effective when a wide band gap semiconductor is provided in the power conversion device.

上記一の局面による電力変換装置において、好ましくは、直流出力回路は、交流電源と、交流電源からの交流電流を直流電流に整流する整流回路とを含み、リアクトルの一方端は、整流回路の一方端に接続されており、第2のスイッチング素子の他方端は、整流回路の他方端に接続されている。このように構成すれば、電源として交流電源を用いる場合である電力変換装置をAC−DCコンバータとして構成する場合でも、電流検出部(電力変換装置)を容易に構成することができる。   In the power conversion device according to the above aspect, the DC output circuit preferably includes an AC power source and a rectifier circuit that rectifies an AC current from the AC power source into a DC current, and one end of the reactor is one of the rectifier circuits. The other end of the second switching element is connected to the other end of the rectifier circuit. If comprised in this way, even when it comprises a power converter device which is a case where an alternating current power supply is used as a power supply as an AC-DC converter, a current detection part (power converter device) can be comprised easily.

本発明によれば、上記のように、電流検出部の構成が複雑化するのを抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to prevent the configuration of the current detection unit from becoming complicated as described above.

本発明の第1実施形態による電力変換装置の全体構成を示す電気回路図である。1 is an electric circuit diagram showing an overall configuration of a power conversion device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による電力変換装置における電圧波形および電流波形を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the voltage waveform and current waveform in the power converter device by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による電力変換装置のスイッチング回路の状態と電流の流れ方とを説明するための電気回路図である。It is an electric circuit diagram for demonstrating the state of the switching circuit of the power converter device by 1st Embodiment of this invention, and how to flow an electric current. 本発明の第2実施形態による電力変換装置の全体構成を示す電気回路図である。It is an electric circuit diagram which shows the whole structure of the power converter device by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による電力変換装置の全体構成を示す電気回路図である。It is an electric circuit diagram which shows the whole structure of the power converter device by 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による電力変換装置における電圧波形および電流波形を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the voltage waveform and current waveform in the power converter device by 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の変形例による電力変換装置の全体構成を示す電気回路図である。It is an electric circuit diagram which shows the whole structure of the power converter device by the modification of 1st Embodiment of this invention.

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Embodiments of the invention will be described below with reference to the drawings.

[第1実施形態]
図1〜図3を参照して、第1実施形態による電力変換装置100の構成について説明する。図1では、電力変換装置100の電気回路図を示している。
[First Embodiment]
With reference to FIGS. 1-3, the structure of the power converter device 100 by 1st Embodiment is demonstrated. In FIG. 1, the electric circuit diagram of the power converter device 100 is shown.

(電力変換装置の全体の構成)
図1に示すように、電力変換装置100は、直流出力回路1の電圧Vr1(電圧値e)を有する電力を、電圧Vr1の電圧値e以上である電圧値Eを有する電力に変換して、負荷101に供給するように構成されている。たとえば、電力変換装置100は、いわゆる昇圧チョッパとして構成されている。また、電力変換装置100には、フライングキャパシタ2およびスイッチング回路3が設けられており、電力変換装置100は、スイッチング回路3を高周波数で駆動させることにより、フライングキャパシタ2が充放電を繰り返すことによって、負荷101側に所望の電圧値Eを有する電圧(昇圧した電圧)を供給するように構成されている。すなわち、電力変換装置100は、いわゆるスイッチトキャパシタ方式(フライングキャパシタ式)の電力変換回路として構成されている。また、電力変換回路100は、PFC(Power Factor Correction)回路、すなわち高入力力率を有する回路として構成されている。なお、本願明細書では、「高周波」とは、たとえば、10kHz以上の周波数を意味するとともに、「低周波」とは、400Hz以下から直流(周波数が0)までの周波数を意味するものとして記載している。
(Overall configuration of power converter)
As shown in FIG. 1, the power conversion device 100 converts power having a voltage Vr1 (voltage value e) of the DC output circuit 1 into power having a voltage value E that is equal to or higher than the voltage value e of the voltage Vr1, It is configured to supply the load 101. For example, the power conversion apparatus 100 is configured as a so-called boost chopper. The power converter 100 is provided with a flying capacitor 2 and a switching circuit 3. The power converter 100 is driven by the switching circuit 3 at a high frequency, whereby the flying capacitor 2 is repeatedly charged and discharged. A voltage having a desired voltage value E (a boosted voltage) is supplied to the load 101 side. In other words, the power conversion device 100 is configured as a so-called switched capacitor type (flying capacitor type) power conversion circuit. The power conversion circuit 100 is configured as a PFC (Power Factor Correction) circuit, that is, a circuit having a high input power factor. In this specification, “high frequency” means, for example, a frequency of 10 kHz or more, and “low frequency” means a frequency from 400 Hz or less to direct current (frequency is 0). ing.

また、第1実施形態では、電力変換装置100は、直流出力回路1からの直流電流を電力変換(昇圧)して負荷101に供給するDC−DCコンバータとして構成されている。なお、本願明細書では、「直流電流」を、電流値が一定となる波形を有する電流に限らず、交流電流源11の交流電流が整流されて電流値が変動する波形(整流波形)を有する電流も含む、広い概念を意味するものとして記載している。   Further, in the first embodiment, the power conversion device 100 is configured as a DC-DC converter that converts (boosts) the DC current from the DC output circuit 1 and supplies it to the load 101. In the present specification, the “direct current” is not limited to a current having a waveform with a constant current value, but has a waveform (rectification waveform) in which the alternating current of the alternating current source 11 is rectified and the current value fluctuates. It is described as meaning a broad concept including current.

(電力変換装置の各部の構成)
ここで、第1実施形態では、図1に示すように、直流出力回路1は、交流電源11と、交流電源11からの交流電流を直流電流に整流する整流回路12とを含む。
(Configuration of each part of the power converter)
Here, in the first embodiment, as shown in FIG. 1, the DC output circuit 1 includes an AC power supply 11 and a rectifier circuit 12 that rectifies an AC current from the AC power supply 11 into a DC current.

交流電源11は、たとえば、商用周波数(50Hzまたは60Hz)を有する正弦波の波形を有し、電圧Vinおよび電流Iinの交流電流を整流回路12(負荷101側)に供給するように構成されている。   The AC power supply 11 has, for example, a sinusoidal waveform having a commercial frequency (50 Hz or 60 Hz), and is configured to supply an AC current of voltage Vin and current Iin to the rectifier circuit 12 (load 101 side). .

整流回路12は、整流ダイオード12a〜12dおよびコンデンサ12eを含み、交流電源11からの電圧Vinを有する交流電流を、電圧Vr1(たとえば、電圧値e)を有する直流電流に整流するように構成されている。これにより、たとえば、ノードN1では、電圧値eとなり、ノードN2では、電圧値が0となる。なお、電圧Vr1を有する直流電流は整流波形となるため、電圧値eは、一定の値に限らず変動する値であってもよい。   The rectifier circuit 12 includes rectifier diodes 12a to 12d and a capacitor 12e, and is configured to rectify an alternating current having a voltage Vin from the alternating current power supply 11 into a direct current having a voltage Vr1 (for example, a voltage value e). Yes. Thereby, for example, the voltage value e is at node N1, and the voltage value is 0 at node N2. Since the direct current having the voltage Vr1 has a rectified waveform, the voltage value e is not limited to a constant value but may be a fluctuating value.

また、電力変換装置100には、リアクトル4(チョッパリアクトル)が設けられている。リアクトル4は、一方端が直流出力回路1に接続されており、直流出力回路1に対して直列に接続されている。すなわち、図1に示すように、リアクトル4と直流出力回路1(整流回路12)とは、ノードN1を介して接続されている。そして、リアクトル4は、直流出力回路1からの直流電流をスイッチング回路3に供給するように構成されている。そして、後述する制御部5により、スイッチング回路3の駆動が制御されることによって、リアクトル4に流れる電流値ILが電圧Vr1と相似形の整流波形にされることにより、電流Iinを電圧Vinと同位相の正弦波とすることが可能となる。   Moreover, the power converter 100 is provided with a reactor 4 (chopper reactor). Reactor 4 has one end connected to DC output circuit 1 and is connected in series to DC output circuit 1. That is, as shown in FIG. 1, the reactor 4 and the DC output circuit 1 (rectifier circuit 12) are connected via the node N1. The reactor 4 is configured to supply a direct current from the direct current output circuit 1 to the switching circuit 3. Then, when the driving of the switching circuit 3 is controlled by the control unit 5 described later, the current value IL flowing through the reactor 4 is changed to a rectified waveform similar to the voltage Vr1, so that the current Iin is equal to the voltage Vin. A sine wave of phase can be obtained.

ここで、第1実施形態では、スイッチング回路3は、リアクトル4の他方端(負荷101側)に一方端が接続された第1スイッチング素子31と、第1スイッチング素子31の他方端に一方端が接続されているとともに直流出力回路1(整流回路12)の他方端に他方端が接続された第2スイッチング素子32とを含む。   Here, in the first embodiment, the switching circuit 3 includes a first switching element 31 having one end connected to the other end (load 101 side) of the reactor 4, and one end at the other end of the first switching element 31. And a second switching element 32 connected to the other end of the DC output circuit 1 (rectifier circuit 12).

すなわち、リアクトル4と第1スイッチング素子31とは、ノードN3を介して接続されている。また、直流出力回路1(整流回路12)と第2スイッチング素子32とは、ノードN4を介して接続されている。   That is, the reactor 4 and the first switching element 31 are connected via the node N3. The DC output circuit 1 (rectifier circuit 12) and the second switching element 32 are connected via a node N4.

また、スイッチング回路3には、第1ダイオード33および第2ダイオード34がさらに設けられており、第1ダイオード33、第2ダイオード34、第1スイッチング素子31、および、第2スイッチング素子32は、この順に直列に接続されている。すなわち、第1実施形態では、第1ダイオード33、第2ダイオード34、第1スイッチング素子31、および、第2スイッチング素子32は、ダイオードブリッジ回路とスイッチング素子のブリッジ回路とを構成する。   The switching circuit 3 further includes a first diode 33 and a second diode 34. The first diode 33, the second diode 34, the first switching element 31, and the second switching element 32 are They are connected in series. That is, in the first embodiment, the first diode 33, the second diode 34, the first switching element 31, and the second switching element 32 constitute a diode bridge circuit and a bridge circuit of the switching element.

詳細には、第1ダイオード33のアノードと第2ダイオード34のカソードとは、ノードN5を介して直列に接続されている。また、第1スイッチング素子31と第2スイッチング素子32とは、ノードN6を介して直列に接続されている。そして、第2ダイオード34のアノードと第1スイッチング素子31とは、ノードN3を介して直列に接続されている。なお、ノードN5は、特許請求の範囲の「第1のダイオードと第2のダイオードとの接続点」の一例である。また、ノードN6は、特許請求の範囲の「第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子との接続点」の一例である。   Specifically, the anode of the first diode 33 and the cathode of the second diode 34 are connected in series via the node N5. The first switching element 31 and the second switching element 32 are connected in series via the node N6. The anode of the second diode 34 and the first switching element 31 are connected in series via the node N3. The node N5 is an example of the “connection point between the first diode and the second diode” in the claims. The node N6 is an example of the “connection point between the first switching element and the second switching element” in the claims.

ここで、第1実施形態では、第1スイッチング素子31および第2スイッチング素子32は、ワイドバンドギャップ半導体からなる。具体的には、第1スイッチング素子31および第2スイッチング素子32は、SiC、GaN、ダイヤモンド、AlN、または、ZnOのいずれかを含む半導体であり、シリコン半導体よりもバンドギャップが大きい(広い)半導体により構成されている。たとえば、第1スイッチング素子31および第2スイッチング素子32は、上記のワイドバンドギャップ半導体からなる逆阻止型IGBT、MOSFET、または、バイポーラトランジスタとして構成されている。   Here, in the first embodiment, the first switching element 31 and the second switching element 32 are made of a wide band gap semiconductor. Specifically, the first switching element 31 and the second switching element 32 are semiconductors including any one of SiC, GaN, diamond, AlN, or ZnO, and have a wider (wide) band gap than a silicon semiconductor. It is comprised by. For example, the first switching element 31 and the second switching element 32 are configured as reverse blocking IGBTs, MOSFETs, or bipolar transistors made of the above wide band gap semiconductor.

また、第1ダイオード33および第2ダイオード34は、逆流防止ダイオードとして機能するように配置されている。また、第1ダイオード33および第2ダイオード34は、ワイドバンドギャップ半導体(たとえば、第1スイッチング素子31および第2スイッチング素子32と同種のワイドギャップ半導体)またはシリコン半導体から構成されている。   Further, the first diode 33 and the second diode 34 are arranged so as to function as a backflow prevention diode. The first diode 33 and the second diode 34 are made of a wide band gap semiconductor (for example, a wide gap semiconductor of the same type as the first switching element 31 and the second switching element 32) or a silicon semiconductor.

これらにより、スイッチング回路3は、たとえば、100kHz以上でかつ数MHz以下の周波数となる高周波のスイッチング周波数fにより、駆動することが可能に構成されている。なお、第1スイッチング素子31および第2スイッチング素子32は、後述する制御部5に接続されており、制御部5からの制御信号に基づいて、オンオフする(駆動する)ように構成されている。   Accordingly, the switching circuit 3 is configured to be able to be driven by a high-frequency switching frequency f having a frequency of 100 kHz or more and several MHz or less, for example. The first switching element 31 and the second switching element 32 are connected to a control unit 5 described later, and are configured to be turned on / off (driven) based on a control signal from the control unit 5.

ここで、第1実施形態では、図1に示すように、フライングキャパシタ2は、第1スイッチング素子31と第2スイッチング素子32との接続点であるノードN6に一方端が接続されているとともに、第1ダイオード33と第2ダイオード34との接続点であるノードN5に他方端が接続されている。これにより、フライングキャパシタ2は、第1スイッチング素子31および第2スイッチング素子32の駆動によって、充放電を繰り返すことにより、負荷101側の電圧値(キャパシタ6の両端の電位差)をEにするように構成されている。   Here, in the first embodiment, as shown in FIG. 1, the flying capacitor 2 has one end connected to a node N6 that is a connection point between the first switching element 31 and the second switching element 32, and The other end is connected to a node N5 that is a connection point between the first diode 33 and the second diode. Thus, the flying capacitor 2 repeats charging and discharging by driving the first switching element 31 and the second switching element 32 so that the voltage value on the load 101 side (potential difference between both ends of the capacitor 6) becomes E. It is configured.

また、電力変換装置100には、制御部5が設けられている。第1実施形態では、後述する電流検出部7が検出した交流電流の電流値Icに基づいて、リアクトル4に流れる電流値ILを取得して、取得したリアクトル4に流れる電流値ILに基づいて、第1スイッチング素子31および第2スイッチング素子32のオンオフ期間を制御するように構成されている。以下、具体的に説明する。   Further, the power converter 100 is provided with a control unit 5. In the first embodiment, the current value IL flowing through the reactor 4 is acquired based on the current value Ic of the alternating current detected by the current detection unit 7 described later, and based on the acquired current value IL flowing through the reactor 4, The on / off period of the first switching element 31 and the second switching element 32 is controlled. This will be specifically described below.

ここで、図2には、縦軸を電圧値または電流値、横軸を時間とする、電力変換装置100における電圧波形および電流波形の半サイクル分を示している。具体的には、図2には、第1スイッチング素子31の両端の電位差(電圧Vs1)の波形と、第2スイッチング素子32の両端の電位差(電圧Vs2)の波形と、ノードN3とノードN4との間の電位差(電圧Vr2)の波形と、リアクトル4の電流値ILの波形と、フライングキャパシタ2の電流値Icの波形を示している。なお、電流値Icは、フライングキャパシタ2から放電する方向に流れる電流値の大きさを正として表し、充電する方向に流れる電流値の大きさ方向を負として表している。   Here, FIG. 2 shows a half cycle of the voltage waveform and the current waveform in the power conversion apparatus 100 with the vertical axis representing the voltage value or current value and the horizontal axis representing time. Specifically, FIG. 2 shows the waveform of the potential difference (voltage Vs1) across the first switching element 31, the waveform of the potential difference (voltage Vs2) across the second switching element 32, and the nodes N3 and N4. 5 shows a waveform of the potential difference (voltage Vr2), a waveform of the current value IL of the reactor 4, and a waveform of the current value Ic of the flying capacitor 2. The current value Ic represents the magnitude of the current value flowing in the direction of discharging from the flying capacitor 2 as positive, and represents the magnitude direction of the current value flowing in the direction of charging as negative.

図3に示すように、第1スイッチング素子31および第2スイッチング素子32は、制御部5(図1参照)により、パルス幅(オンオフ期間)およびパルス周期が制御されるように構成されている。具体的には、制御部5は、スイッチング回路3のスイッチング動作の1サイクルにおいて、図3(a)〜図3(d)の状態を繰り返し形成することにより、フライングキャパシタ2の充放電を繰り返させ、キャパシタ6の両端の電位差(負荷101の両端の電位差)を電圧値Eに維持する制御を行うように構成されている。なお、負荷101の両端の電位差は、ノードN7およびノードN8の間の電位差に対応する。また、図3では、電流の流れを太い矢印により示している。また、キャパシタ6は、電圧値Eを有する電圧を生成するように充放電を行うとともに、スイッチング回路3から負荷101へ流れる電流を平滑化する機能を有する。   As shown in FIG. 3, the first switching element 31 and the second switching element 32 are configured such that the pulse width (on / off period) and the pulse period are controlled by the control unit 5 (see FIG. 1). Specifically, the controller 5 repeatedly charges and discharges the flying capacitor 2 by repeatedly forming the states of FIGS. 3A to 3D in one cycle of the switching operation of the switching circuit 3. The voltage difference E between both ends of the capacitor 6 (potential difference between both ends of the load 101) is controlled to be maintained at the voltage value E. Note that the potential difference between both ends of the load 101 corresponds to the potential difference between the node N7 and the node N8. In FIG. 3, the current flow is indicated by thick arrows. The capacitor 6 has a function of charging and discharging so as to generate a voltage having a voltage value E and smoothing a current flowing from the switching circuit 3 to the load 101.

詳細には、図3(a)に示すように、制御部5は、第1スイッチング素子31および第2スイッチング素子32を共にオンの状態にすることにより、電圧Vr2の電圧値が略0でかつフライングキャパシタ2には電流が流れない状態(電流値Icが0)となる。この状態の期間を、期間T1(図2参照)とする。なお、図2では、期間T1の一部に対して符号を付しているが、第1スイッチング素子31および第2スイッチング素子32が共にオン(Vs1=0でかつVs2=0)の状態は、いずれも期間T1であるものとする。以下の期間T2〜T4においても、図2では、一部のみ符号を付している。   Specifically, as shown in FIG. 3A, the control unit 5 turns on both the first switching element 31 and the second switching element 32 so that the voltage value of the voltage Vr2 is substantially zero and The flying capacitor 2 is in a state where no current flows (current value Ic is 0). This period is referred to as period T1 (see FIG. 2). In FIG. 2, a part of the period T <b> 1 is labeled, but the state in which both the first switching element 31 and the second switching element 32 are on (Vs1 = 0 and Vs2 = 0) is as follows: Both are assumed to be in the period T1. Also in the following periods T2 to T4, only a part of the reference numerals are given in FIG.

また、図3(b)に示すように、制御部5は、第1スイッチング素子31をオフ(Vs1=Vc)とし第2スイッチング素子32をオン(Vs2=0)とする状態にすることにより、電圧Vr2の電圧値が略E/2(略Vc)でかつフライングキャパシタ2に電流が流れる(電流値Icが負の)状態となる。この期間、フライングキャパシタ2に充電がなされる。この状態の期間を、期間T2(図2参照)とする。なお、期間T2は、特許請求の範囲の「第1期間」の一例である。   Further, as shown in FIG. 3B, the control unit 5 turns the first switching element 31 off (Vs1 = Vc) and the second switching element 32 on (Vs2 = 0). The voltage value of the voltage Vr2 is approximately E / 2 (approximately Vc), and a current flows through the flying capacitor 2 (current value Ic is negative). During this period, the flying capacitor 2 is charged. This period is referred to as period T2 (see FIG. 2). The period T2 is an example of the “first period” in the claims.

また、図3(c)に示すように、制御部5は、第1スイッチング素子31をオン(Vs1=0)とし第2スイッチング素子32をオフ(Vs2=E−Vc)とする状態にすることにより、電圧Vr2の電圧値が略E/2(略E−Vc)でかつフライングキャパシタ2から電流が流れる(電流値Icが正の)状態となる。この期間、フライングキャパシタ2から放電がなされる。この状態の期間を、期間T3(図2参照)とする。なお、期間T3は、特許請求の範囲の「第2期間」の一例である。   Further, as shown in FIG. 3C, the control unit 5 sets the first switching element 31 on (Vs1 = 0) and the second switching element 32 off (Vs2 = E−Vc). As a result, the voltage value of the voltage Vr2 is approximately E / 2 (approximately E-Vc) and a current flows from the flying capacitor 2 (the current value Ic is positive). During this period, the flying capacitor 2 is discharged. A period in this state is a period T3 (see FIG. 2). The period T3 is an example of the “second period” in the claims.

また、図3(d)に示すように、制御部5は、第1スイッチング素子31がオフ(Vs1=Vc)でかつ第2スイッチング素子32がオフ(Vs2=E−Vc)の状態にすることにより、電圧Vr2の電圧値がEでかつフライングキャパシタ2では電流が流れない状態(電流値Icが0)となる。この状態の期間を、期間T4(図2参照)とする。   Further, as shown in FIG. 3D, the control unit 5 sets the first switching element 31 to the off state (Vs1 = Vc) and the second switching element 32 to the off state (Vs2 = E−Vc). As a result, the voltage value of the voltage Vr2 is E and no current flows in the flying capacitor 2 (current value Ic is 0). A period in this state is a period T4 (see FIG. 2).

ここで、第1実施形態では、図2に示すように、制御部5は、期間T2と期間T3とを交互に設けるように制御するとともに、期間T2の最小長さT2mおよび期間T3の最小長さT3mを所定の下限長さTp1以上に設定するように構成されている。より好ましくは、制御部5は、期間T2の最小長さT2mおよび期間T3の最小長さT3mを所定の下限長さTp1以上でかつ所定の上限長さTp2(図示せず)以下に設定するように構成されている。   Here, in the first embodiment, as shown in FIG. 2, the control unit 5 performs control so that the periods T2 and T3 are alternately provided, and the minimum length T2m of the period T2 and the minimum length of the period T3. The length T3m is set to a predetermined lower limit length Tp1 or more. More preferably, the control unit 5 sets the minimum length T2m of the period T2 and the minimum length T3m of the period T3 to be not less than a predetermined lower limit length Tp1 and not more than a predetermined upper limit length Tp2 (not shown). It is configured.

ここで、制御部5(振幅検出部8)により、電流値Icのサンプリングが行われる際に、電流値Icが、電流値Icの電流波形のオンまたはオフのエッジにかからずに安定した値(レベル)である必要がある。たとえば、期間T2の最小長さT2mおよび期間T3の最小長さT3mが、制御部5からスイッチング回路3に対するパルス周期TM(期間T2およびT3の上限値)の5%よりも小さい場合には、サンプリングが失敗してしまう場合が生じる。そこで、第1実施形態では、所定の下限長さTp1は、制御部5からスイッチング回路3に対するパルス周期TMの約5%(20分の1)となるように設定されている。これにより、期間T2の最小長さT2mおよび期間T3の最小長さT3mがパルス周期TMの5%以上(Tp1以上)となるように構成されている。   Here, when the current value Ic is sampled by the control unit 5 (amplitude detection unit 8), the current value Ic is a stable value regardless of the ON or OFF edge of the current waveform of the current value Ic. (Level). For example, when the minimum length T2m of the period T2 and the minimum length T3m of the period T3 are smaller than 5% of the pulse period TM (upper limit values of the periods T2 and T3) from the control unit 5 to the switching circuit 3, sampling is performed. May fail. Therefore, in the first embodiment, the predetermined lower limit length Tp1 is set to be about 5% (1/20) of the pulse period TM from the control unit 5 to the switching circuit 3. Accordingly, the minimum length T2m of the period T2 and the minimum length T3m of the period T3 are configured to be 5% or more (Tp1 or more) of the pulse period TM.

また、期間T2の最小長さT2mおよび期間T3の最小長さT3mが、長すぎる場合、たとえば、パルス周期TMの10%を超える場合には、期間T2および期間T3の可変域(下限値から上限値までの可変域)が比較的小さくなるため、昇圧チョッパとしての制御性能が低下するという問題点がある。そこで、第1実施形態では、所定の上限長さTp2は、パルス周期TMの約10%(10分の1)となるように設定されており、期間T2の最小長さT2mおよび期間T3の最小長さT3mがパルス周期TMの10%以下となるように構成されている。   Further, if the minimum length T2m of the period T2 and the minimum length T3m of the period T3 are too long, for example, if they exceed 10% of the pulse period TM, the variable range of the period T2 and the period T3 (from the lower limit value to the upper limit) Therefore, there is a problem that the control performance as a boost chopper is lowered. Therefore, in the first embodiment, the predetermined upper limit length Tp2 is set to be about 10% (1/10) of the pulse period TM, and the minimum length T2m of the period T2 and the minimum of the period T3 are set. The length T3m is configured to be 10% or less of the pulse period TM.

また、図1に示すように、第1実施形態では、電力変換装置100には、電流検出部7が設けられている。電流検出部7は、フライングキャパシタ2の近傍に設けられており、フライングキャパシタ2に流れる交流電流の電流値Icを検出するように構成されている。たとえば、電流検出部7は、高周波用のカレントトランスとして構成されている。なお、カレントトランスは、原理上、周波数が大きくなる程小型化が容易になる。また、電流検出部7は、特許請求の範囲の「キャパシタ電流検出部」の一例である。   As shown in FIG. 1, in the first embodiment, the power conversion device 100 is provided with a current detection unit 7. The current detection unit 7 is provided in the vicinity of the flying capacitor 2 and is configured to detect the current value Ic of the alternating current flowing through the flying capacitor 2. For example, the current detection unit 7 is configured as a high-frequency current transformer. In principle, the current transformer can be reduced in size as the frequency increases. The current detector 7 is an example of the “capacitor current detector” in the claims.

図2に示すように、充放電中の期間(期間T2およびT3)では、電流値Icの瞬時値の絶対値と電流値ILの瞬時値の絶対値とは略等しい値となる。したがって、電流値Icの充電中の値(負の値)を反転させて、電流値Icの充放電中以外の期間(期間T1およびT4)の値を補完する(電流波形の包絡線を求める)ことにより、電流値Icに基づいて、電流値ILを取得することが可能になる。   As shown in FIG. 2, the absolute value of the instantaneous value of the current value Ic and the absolute value of the instantaneous value of the current value IL are substantially equal during the charge / discharge periods (periods T2 and T3). Therefore, the value during charging (negative value) of the current value Ic is inverted to supplement the values of the current value Ic during periods (periods T1 and T4) (determining the envelope of the current waveform). Thus, the current value IL can be acquired based on the current value Ic.

ここで、図2に示すように、電流値ILにはリプル成分が重畳する。電流値ILの制御の安定性を維持するためには、スイッチング回路3の動作を、リプル成分も含めた電流値ILの変化に追従させて変化することが必要となる。ここで、リプルは、フライングキャパシタ2の充電および放電のたびに生じるため、リプルの周波数はスイッチング周波数fの2倍(2×f)となる。また、図2に示すように、リプルの波形は、三角波となるため、波形を正確に観測する(捉える)ためには、少なくともリプルの周波数の高調波成分(5倍波成分)まで検出する必要がある。すなわち、リプルを検出するためには、スイッチング周波数fの10倍の周波数により検出する必要がある。なお、リアクトル4の大きさ(インピーダンス)は、リプル成分が直流成分または商用周波数成分の10%〜20%となるように構成されている。   Here, as shown in FIG. 2, a ripple component is superimposed on the current value IL. In order to maintain the stability of the control of the current value IL, it is necessary to change the operation of the switching circuit 3 so as to follow the change of the current value IL including the ripple component. Here, since ripple occurs every time the flying capacitor 2 is charged and discharged, the ripple frequency is twice the switching frequency f (2 × f). In addition, as shown in FIG. 2, the ripple waveform is a triangular wave, so in order to accurately observe (capture) the waveform, it is necessary to detect at least the harmonic component (fifth harmonic component) of the ripple frequency. There is. That is, in order to detect ripple, it is necessary to detect at a frequency 10 times the switching frequency f. In addition, the magnitude | size (impedance) of the reactor 4 is comprised so that a ripple component may be 10%-20% of a direct current component or a commercial frequency component.

そこで、第1実施形態では、電流検出部7は、検出周波数帯域の上限がスイッチング回路3のスイッチング周波数fの10倍以上となるように構成されている。好ましくは、より検出精度を高めるために、電流検出部7は、検出周波数帯域の上限がスイッチング周波数fの50倍以上に構成されている。   Therefore, in the first embodiment, the current detection unit 7 is configured such that the upper limit of the detection frequency band is 10 times or more the switching frequency f of the switching circuit 3. Preferably, in order to further improve detection accuracy, the current detection unit 7 is configured such that the upper limit of the detection frequency band is 50 times or more the switching frequency f.

また、フライングキャパシタ2の容量が比較的小さいため、電流値Icには低周波成分が重畳しない。そして、電流値ILの低周波成分は、電流値Icに対しては振幅の大きさ(変化)として現れる。したがって、電流値Icの低周波成分(直流成分および商用周波数の成分)を検出する必要がない。そこで、第1実施形態では、電流検出部7は、電流値Icを検出する検出周波数帯域の下限がスイッチング回路3のスイッチング周波数fの10分の1以上となるように構成されている。また、第1実施形態では、スイッチング周波数fは、ワイドバンドギャップ半導体から構成される第1スイッチング素子31および第2スイッチング素子32のスイッチング周波数fに対応している。   Moreover, since the capacitance of the flying capacitor 2 is relatively small, a low frequency component is not superimposed on the current value Ic. The low frequency component of the current value IL appears as a magnitude (change) in amplitude with respect to the current value Ic. Therefore, it is not necessary to detect the low frequency component (DC component and commercial frequency component) of the current value Ic. Therefore, in the first embodiment, the current detection unit 7 is configured such that the lower limit of the detection frequency band for detecting the current value Ic is 1/10 or more of the switching frequency f of the switching circuit 3. In the first embodiment, the switching frequency f corresponds to the switching frequency f of the first switching element 31 and the second switching element 32 made of a wide band gap semiconductor.

ここで、第1実施形態では、電力変換装置100には、振幅検出部8が設けられている。振幅検出部8は、電流検出部7が検出した交流電流の電流値Icの振幅を検出するように構成されている。具体的には、振幅検出部8は、絶対値取得部81と、サンプルホールド部82とを含む。   Here, in the first embodiment, the power converter 100 is provided with an amplitude detector 8. The amplitude detector 8 is configured to detect the amplitude of the current value Ic of the alternating current detected by the current detector 7. Specifically, the amplitude detection unit 8 includes an absolute value acquisition unit 81 and a sample hold unit 82.

絶対値取得部81は、電流検出部7が検出した交流電流の電流値Icの絶対値を取得(検出)するように構成されている。これにより、電流検出部7が充電期間(期間T2)に検出した電流値Icが反転され、電流値ILの振幅の大きさを取得することが可能となる。   The absolute value acquisition unit 81 is configured to acquire (detect) the absolute value of the current value Ic of the alternating current detected by the current detection unit 7. As a result, the current value Ic detected by the current detection unit 7 during the charging period (period T2) is inverted, and the magnitude of the amplitude of the current value IL can be acquired.

サンプルホールド部82は、サンプリング周期TSごとに、絶対値取得部81が取得した電流値ILの振幅の大きさを取得する(サンプリングする)ように構成されている。   The sample hold unit 82 is configured to acquire (sample) the magnitude of the amplitude of the current value IL acquired by the absolute value acquisition unit 81 for each sampling period TS.

なお、サンプリング周期TSは、充電期間の期間T2と放電期間の期間T3とにそれぞれサンプリングを行うように、設定されてもよいし、充電期間の期間T2と放電期間の期間T3とのいずれか一方にサンプリングを行うように、設定されていてもよい。たとえば、サンプリング周期TSは、パルス周期TMと等しい値に設定されていてもよいし、パルス周期TMの1/2となるように設定されていてもよい。   The sampling period TS may be set so as to perform sampling in each of the charging period T2 and the discharging period T3, or either the charging period T2 or the discharging period T3. It may be set to perform sampling. For example, the sampling period TS may be set to a value equal to the pulse period TM, or may be set to be 1/2 of the pulse period TM.

そして、制御部5は、サンプルホールド部82からサンプリングされた値(電流値ILの振幅の大きさ)を取得する制御を行うように構成されている。これにより、第1実施形態では、制御部5は、振幅検出部8により検出した振幅の大きさに基づいて、リアクトル4に流れる電流値ILを取得することが可能に構成されている。   And the control part 5 is comprised so that the value sampled from the sample hold part 82 (magnitude of amplitude of electric current value IL) may be acquired. Thereby, in 1st Embodiment, the control part 5 is comprised so that the electric current value IL which flows into the reactor 4 can be acquired based on the magnitude | size of the amplitude detected by the amplitude detection part 8. FIG.

そして、第1実施形態では、制御部5は、取得したリアクトル4に流れる電流値ILに基づいて、スイッチング回路3のオンオフ期間(期間T1〜T4)の時間比率の制御を行うように構成されている。たとえば、制御部5は、電流値ILと指令電流値Ioと比較して、電流値ILが指令電流値Ioよりも小さい場合には、電圧Vr2の電圧値がより大きくなるように、スイッチング回路3を制御して、電流値ILが指令電流値Ioよりも大きい場合には、電圧Vr2の電圧値がより小さくなるように、スイッチング回路3を制御するように構成されている。これにより、制御部5は、負荷101に印加される電圧値Eを維持した状態で、電流値ILを指令電流値Ioに略一致するようにフィードバック制御することが可能に構成されている。   And in 1st Embodiment, the control part 5 is comprised so that the time ratio control of the on-off period (period T1-T4) of the switching circuit 3 may be performed based on the acquired electric current value IL which flows into the reactor 4. FIG. Yes. For example, the control unit 5 compares the current value IL with the command current value Io so that when the current value IL is smaller than the command current value Io, the switching circuit 3 increases the voltage value of the voltage Vr2. When the current value IL is larger than the command current value Io, the switching circuit 3 is controlled so that the voltage value of the voltage Vr2 becomes smaller. Thereby, the control unit 5 is configured to be able to perform feedback control so that the current value IL substantially matches the command current value Io while maintaining the voltage value E applied to the load 101.

[第1実施形態の効果]
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
[Effect of the first embodiment]
In the first embodiment, the following effects can be obtained.

第1実施形態では、上記のように、制御部5を、電流検出部7が検出したフライングキャパシタ2の交流電流の電流値Icに基づいて、リアクトル4に流れる電流値ILを取得して、取得したリアクトル4に流れる電流値ILに基づいて、第1スイッチング素子31および第2スイッチング素子32のオンオフ期間(期間T1〜T4の時間比率)を制御するように構成する。これにより、制御部5を、電流検出部7が検出したフライングキャパシタ2の交流電流の電流値Icの高周波成分に基づいて、リアクトル4に流れる電流値ILの直流成分、低周波成分およびリプル成分を取得することができる。その結果、電流値ILに基づいて、第1スイッチング素子31および第2スイッチング素子32のオンオフ期間を制御する際に、直流成分から高周波成分を検出するように構成されたリアクトル電流検出部を用いることなく、電流検出部7(カレントトランス)を用いることができる。したがって、電流検出部7(カレントトランス)を用いることができることにより、電流検出部7の構成が複雑化するのを抑制することができる。   In the first embodiment, as described above, the control unit 5 acquires and acquires the current value IL flowing through the reactor 4 based on the current value Ic of the alternating current of the flying capacitor 2 detected by the current detection unit 7. Based on the current value IL flowing through the reactor 4, the ON / OFF period (time ratio of the periods T1 to T4) of the first switching element 31 and the second switching element 32 is controlled. As a result, the control unit 5 determines the DC component, low frequency component, and ripple component of the current value IL flowing through the reactor 4 based on the high frequency component of the current value Ic of the alternating current of the flying capacitor 2 detected by the current detection unit 7. Can be acquired. As a result, a reactor current detector configured to detect a high frequency component from a direct current component when controlling the on / off period of the first switching element 31 and the second switching element 32 based on the current value IL is used. The current detector 7 (current transformer) can be used. Therefore, by using the current detection unit 7 (current transformer), it is possible to prevent the configuration of the current detection unit 7 from becoming complicated.

また、第1実施形態では、上記のように、電力変換装置100に、電流検出部7が検出した交流電流の電流値Icの振幅を検出する振幅検出部8を設ける。そして、制御部5を、振幅検出部8により検出した振幅の大きさに基づいて、リアクトル4に流れる電流値ILを取得する制御を行うように構成する。これにより、フライングキャパシタ2に流れる交流電流の電流値Icの振幅は、リアクトル4に流れる電流値ILの直流成分および低周波成分に対応するので、振幅検出部8により、交流電流の電流値Icの振幅を検出することによって、容易にリアクトル4に流れる電流値ILの直流成分および低周波成分を取得することができる。   In the first embodiment, as described above, the power conversion device 100 is provided with the amplitude detection unit 8 that detects the amplitude of the current value Ic of the alternating current detected by the current detection unit 7. Then, the control unit 5 is configured to perform control for acquiring the current value IL flowing through the reactor 4 based on the magnitude of the amplitude detected by the amplitude detection unit 8. As a result, the amplitude of the current value Ic of the alternating current flowing through the flying capacitor 2 corresponds to the direct current component and the low frequency component of the current value IL flowing through the reactor 4. By detecting the amplitude, the direct current component and the low frequency component of the current value IL flowing through the reactor 4 can be easily obtained.

また、第1実施形態では、上記のように、電流検出部7を、交流電流の電流値Icを検出する検出周波数帯域の下限がスイッチング回路3のスイッチング周波数fの10分の1以上となるように構成する。これにより、電流検出部7を検出周波数帯域の下限が10分の1未満となるような広帯域の検出周波数帯域を有するように構成する必要がないので、電流検出部7として、低周波成分を検出する機能を有さない電流検出部(たとえば、汎用の高周波用カレントトランス)を用いることができる。その結果、電流検出部7を容易に構成することができるので、電力変換装置100を容易に構成することができる。   In the first embodiment, as described above, the current detection unit 7 is configured such that the lower limit of the detection frequency band for detecting the current value Ic of the alternating current is 1/10 or more of the switching frequency f of the switching circuit 3. Configure. As a result, it is not necessary to configure the current detection unit 7 to have a wide detection frequency band in which the lower limit of the detection frequency band is less than 1/10. Therefore, the current detection unit 7 detects a low frequency component. It is possible to use a current detection unit (for example, a general-purpose high-frequency current transformer) that does not have a function to perform. As a result, since the current detection unit 7 can be easily configured, the power conversion device 100 can be easily configured.

また、第1実施形態では、上記のように、制御部5を、スイッチング回路3のスイッチング動作の1サイクルにおいて、第1スイッチング素子31をオフしかつ第2スイッチング素子32をオンする期間T2と、第1スイッチング素子31をオンしかつ第2スイッチング素子32をオフする期間T3とを交互に設けるように制御するとともに、期間T2の最小長さT2mおよび期間T3の最小長さT3mを所定の長さTp1以上に設定するように構成する。これにより、所定の長さTp1をサンプリングが可能な長さに設定するとともに、期間T2および期間T3のうちの少なくとも一方の期間中にサンプリングを行うことにより、フライングキャパシタ2に流れる交流電流の電流値Icをより確実に電流値Icを取得することができる。   In the first embodiment, as described above, the control unit 5 performs the period T2 in which the first switching element 31 is turned off and the second switching element 32 is turned on in one cycle of the switching operation of the switching circuit 3; The period T3 during which the first switching element 31 is turned on and the second switching element 32 is turned off is controlled alternately, and the minimum length T2m of the period T2 and the minimum length T3m of the period T3 are set to a predetermined length. It is configured to be set to Tp1 or more. As a result, the predetermined length Tp1 is set to a length that allows sampling, and sampling is performed during at least one of the period T2 and the period T3, whereby the current value of the alternating current flowing in the flying capacitor 2 is obtained. The current value Ic can be acquired more reliably with Ic.

また、第1実施形態では、上記のように、スイッチング回路3に、第1ダイオード33と第2ダイオード34とを設けて、第1ダイオード33と第2ダイオード34と第1スイッチング素子31と第2スイッチング素子32とを、この順に直列に接続するように構成する。そして、フライングキャパシタ2を、第1スイッチング素子31と第2スイッチング素子32との接続点(ノードN6)に一方端を接続するとともに、第1ダイオード33と第2ダイオード34との接続点(ノードN5)に他方端を接続するように構成する。これにより、スイッチング回路3に、4つのスイッチング素子を設けて、4つのスイッチング素子をそれぞれ制御するように構成する場合に比べて、電力変換装置100の構成を簡素化することができる。   In the first embodiment, as described above, the switching circuit 3 is provided with the first diode 33 and the second diode 34, and the first diode 33, the second diode 34, the first switching element 31, and the second diode 34 are provided. The switching element 32 is configured to be connected in series in this order. The flying capacitor 2 has one end connected to a connection point (node N6) between the first switching element 31 and the second switching element 32, and a connection point (node N5) between the first diode 33 and the second diode 34. ) Is connected to the other end. Thereby, compared with the case where the switching circuit 3 is provided with four switching elements and each of the four switching elements is controlled, the configuration of the power conversion device 100 can be simplified.

また、第1実施形態では、上記のように、第1スイッチング素子31および第2スイッチング素子32をワイドバンドギャップ半導体から構成して、電流検出部7を、交流電流の電流値Icを検出する検出周波数帯域の下限がワイドバンドギャップ半導体のスイッチング周波数fの10分の1以上となるように構成する。これにより、ワイドバンドギャップ半導体は比較的(たとえば、シリコン半導体と比べて)スイッチング周波数を大きく設定することができるので、第1スイッチング素子31および第2スイッチング素子32をワイドバンドギャップ半導体から構成することにより、スイッチング周波数fを高周波化(たとえば、100kHz以上に)して、リアクトル4を小型化することができる。   In the first embodiment, as described above, the first switching element 31 and the second switching element 32 are made of wide band gap semiconductors, and the current detection unit 7 detects the current value Ic of the alternating current. The lower limit of the frequency band is configured to be 1/10 or more of the switching frequency f of the wide band gap semiconductor. Accordingly, since the wide band gap semiconductor can set a relatively large switching frequency (compared to, for example, a silicon semiconductor), the first switching element 31 and the second switching element 32 are configured from the wide band gap semiconductor. Thus, the switching frequency f can be increased (for example, 100 kHz or more), and the reactor 4 can be reduced in size.

また、第1実施形態では、上記のように、直流出力回路1に、交流電源11と、交流電源11からの交流電流を直流電流に整流する整流回路12とを設ける。また、リアクトル4の一方端を、整流回路12の一方端(ノードN1)に接続して、第2スイッチング素子32の他方端を、整流回路12の他方端(ノードN2)に接続する。これにより、電源として交流電源11を用いる場合である電力変換装置100をAC−DCコンバータとして構成する場合でも、電流検出部7(電力変換装置100)を容易に構成することができる。   In the first embodiment, as described above, the DC output circuit 1 is provided with the AC power supply 11 and the rectifier circuit 12 that rectifies an AC current from the AC power supply 11 into a DC current. Further, one end of the reactor 4 is connected to one end (node N1) of the rectifier circuit 12, and the other end of the second switching element 32 is connected to the other end (node N2) of the rectifier circuit 12. Thereby, even when the power converter 100 which is the case where the alternating current power supply 11 is used as a power supply is comprised as an AC-DC converter, the electric current detection part 7 (power converter 100) can be comprised easily.

[第2実施形態]
次に、図4を参照して、第2実施形態による電力変換装置200の構成について説明する。第2実施形態では、第1実施形態による電力変換装置100と異なり、リアクトル電流検出部204aが設けられている。なお、上記第1実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, with reference to FIG. 4, the structure of the power converter device 200 by 2nd Embodiment is demonstrated. In the second embodiment, unlike the power conversion device 100 according to the first embodiment, a reactor current detection unit 204a is provided. In addition, about the structure same as the said 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

(第2実施形態による電力変換装置の構成)
図4に示すように、第2実施形態による電力変換装置200には、リアクトル電流検出部204aと、制御部205と、キャパシタ電流検出部207とが設けられている。
(Configuration of Power Conversion Device according to Second Embodiment)
As illustrated in FIG. 4, the power conversion device 200 according to the second embodiment includes a reactor current detection unit 204 a, a control unit 205, and a capacitor current detection unit 207.

そして、リアクトル電流検出部204aは、リアクトル4に流れる電流値ILを検出するとともに、リアクトル4に流れる電流値ILを検出する検出周波数帯域の上限がスイッチング回路3のスイッチング周波数fの10倍未満に設定されている。すなわち、リアクトル電流検出部204aは、電流値ILの大きさは取得することが可能である一方、リプル成分(スイッチング周波数fの10倍以上の周波数の成分)を検出する機能は有さないように構成されている。   Reactor current detection unit 204a detects current value IL flowing through reactor 4 and sets the upper limit of the detection frequency band for detecting current value IL flowing through reactor 4 to less than 10 times the switching frequency f of switching circuit 3. Has been. That is, the reactor current detection unit 204a can acquire the magnitude of the current value IL, but does not have a function of detecting a ripple component (a component having a frequency that is 10 times the switching frequency f). It is configured.

たとえば、リアクトル電流検出部204aは、検出周波数帯域の上限がスイッチング回路3のスイッチング周波数fの10倍未満のシャント抵抗(汎用のシャント抵抗)により構成されている。   For example, the reactor current detection unit 204 a is configured by a shunt resistor (general-purpose shunt resistor) whose upper limit of the detection frequency band is less than 10 times the switching frequency f of the switching circuit 3.

また、キャパシタ電流検出部207は、第1実施形態による電流検出部7と同様に、高周波用のカレントトランスにより構成されている。   The capacitor current detection unit 207 is configured by a high-frequency current transformer, like the current detection unit 7 according to the first embodiment.

また、制御部205は、キャパシタ電流検出部207により検出された交流電流の電流値Icが所定の第1しきい値It1を超えた場合に、第1スイッチング素子31と第2スイッチング素子32とを共にオフ(図3(d)参照)にして、第1スイッチング素子31と第2スイッチング素子32とが共にオフの状態で、かつ、リアクトル電流検出部204aにより検出したリアクトル4に流れる電流値ILが所定の第2しきい値It2未満となった場合に、第1スイッチング素子31と第2スイッチング素子32との駆動を再開する制御を行うように構成されている。   In addition, the control unit 205 switches the first switching element 31 and the second switching element 32 when the current value Ic of the alternating current detected by the capacitor current detection unit 207 exceeds a predetermined first threshold value It1. The current value IL flowing through the reactor 4 detected by the reactor current detection unit 204a when both the first switching element 31 and the second switching element 32 are turned off and both are turned off (see FIG. 3D) is When it becomes less than a predetermined second threshold value It2, control is performed to resume driving of the first switching element 31 and the second switching element 32.

詳細には、制御部205は、キャパシタ電流検出部207により検出された交流電流の電流値Icが第1しきい値It1を超えた場合、電力変換装置200に過電流が発生したと判断して電力変換装置200を保護するための制御を開始するように構成されている。すなわち、第1しきい値It1は、スイッチング回路3が通常駆動される場合(過電流でない場合)にフライングキャパシタ2に流れる電流値Icよりも大きい値に設定されている。   Specifically, control unit 205 determines that an overcurrent has occurred in power conversion device 200 when current value Ic of the alternating current detected by capacitor current detection unit 207 exceeds first threshold value It1. The control for protecting the power conversion device 200 is configured to start. That is, the first threshold value It1 is set to a value larger than the current value Ic flowing through the flying capacitor 2 when the switching circuit 3 is normally driven (not overcurrent).

そして、制御部205は、電力変換装置200を保護するための制御として、第1スイッチング素子31と第2スイッチング素子32とが共にオフの状態にして、スイッチング回路3の駆動を停止する制御を行うように構成されている。   And the control part 205 performs control which stops the drive of the switching circuit 3 by making both the 1st switching element 31 and the 2nd switching element 32 into an OFF state as control for protecting the power converter device 200. It is configured as follows.

そして、制御部205は、過電流の消滅を検出(判断)するために、リアクトル電流検出部204aにより検出されたリアクトル4に流れる電流値ILを取得するように構成されている。そして、制御部205は、電流値ILが第2しきい値It2未満となった場合に、過電流が消滅したと判断して、第1スイッチング素子31と第2スイッチング素子32と(スイッチング回路3)の駆動を再開する制御を行うように構成されている。たとえば、第2しきい値It2は、通常の状態(過電流でない場合)にリアクトル4に流れる電流値ILの上限値に設定されている。   And the control part 205 is comprised so that the electric current value IL which flows into the reactor 4 detected by the reactor current detection part 204a may be acquired, in order to detect extinction of overcurrent. Then, when the current value IL becomes less than the second threshold value It2, the control unit 205 determines that the overcurrent has disappeared, and the first switching element 31, the second switching element 32 (switching circuit 3) ) Is restarted. For example, the second threshold value It2 is set to the upper limit value of the current value IL flowing through the reactor 4 in a normal state (when it is not an overcurrent).

なお、第2実施形態による電力変換装置200においても、制御部205は、キャパシタ電流検出部207が検出した交流電流の電流値Icに基づいて、リアクトル4に流れる電流値ILを取得して、取得したリアクトル4に流れる電流値ILに基づいて、第1スイッチング素子31および第2スイッチング素子32のオンオフ期間を制御するように構成されている。   Note that also in the power conversion device 200 according to the second embodiment, the control unit 205 acquires and acquires the current value IL flowing through the reactor 4 based on the current value Ic of the alternating current detected by the capacitor current detection unit 207. The on / off period of the first switching element 31 and the second switching element 32 is controlled based on the current value IL flowing through the reactor 4.

また、第2実施形態による電力変換装置200のその他の構成は、第1実施形態における電力変換装置100と同様である。   Moreover, the other structure of the power converter device 200 by 2nd Embodiment is the same as that of the power converter device 100 in 1st Embodiment.

[第2実施形態の効果]
第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
[Effects of Second Embodiment]
In the second embodiment, the following effects can be obtained.

第2実施形態では、上記のように、電力変換装置200に、リアクトル4に流れる電流値ILを検出するリアクトル電流検出部204aを設ける。また、制御部205を、キャパシタ電流検出部207により検出された交流電流の電流値Icが第1しきい値It1を超えた場合に、第1スイッチング素子31と第2スイッチング素子32とを共にオフにして、第1スイッチング素子31と第2スイッチング素子32とが共にオフの状態で、かつ、リアクトル電流検出部204aにより検出したリアクトル4に流れる電流値ILが第2しきい値It2未満となった場合に、第1スイッチング素子31と第2スイッチング素子32との駆動を再開する制御を行うように構成する。ここで、直流出力回路1にサージが印加される等により、リアクトル4(電力変換装置200)に過電流が生じる場合がある。そこで、第2実施形態では、制御部205を、スイッチング回路3の駆動を継続した場合には、過電流をさらに増幅させてしまう場合があるため、スイッチング回路3の駆動を停止する(第1スイッチング素子31をオフしかつ第2スイッチング素子32をオフする)制御(電力変換装置200を保護するための制御)を行うように構成されている。また、この場合、フライングキャパシタ2には、電流が流れなくなるため、フライングキャパシタ2に流れる交流電流の電流値Icに基づいて、リアクトル4に流れる電流値ILを取得することが困難になる。この点に対して、第2実施形態では、上記のように構成することにより、第1スイッチング素子31と第2スイッチング素子32とが共にオフの状態でフライングキャパシタ2に電流が流れていない場合でも、リアクトル4に流れる電流値ILを取得して、第2しきい値It2未満となった場合(過電流が消滅した場合)に、第1スイッチング素子31と第2スイッチング素子32との駆動を再開することができる。   In 2nd Embodiment, the reactor current detection part 204a which detects the electric current value IL which flows into the reactor 4 is provided in the power converter device 200 as mentioned above. Further, the control unit 205 turns off both the first switching element 31 and the second switching element 32 when the current value Ic of the alternating current detected by the capacitor current detection unit 207 exceeds the first threshold value It1. Thus, both the first switching element 31 and the second switching element 32 are in the off state, and the current value IL flowing through the reactor 4 detected by the reactor current detection unit 204a becomes less than the second threshold value It2. In such a case, the control for resuming the driving of the first switching element 31 and the second switching element 32 is performed. Here, an overcurrent may occur in the reactor 4 (power converter 200) due to a surge applied to the DC output circuit 1 or the like. Therefore, in the second embodiment, when the driving of the switching circuit 3 is continued, the control unit 205 may further amplify the overcurrent, so that the driving of the switching circuit 3 is stopped (first switching) The control (turning off the element 31 and turning off the second switching element 32) (control for protecting the power converter 200) is performed. In this case, since no current flows through the flying capacitor 2, it is difficult to obtain the current value IL flowing through the reactor 4 based on the current value Ic of the alternating current flowing through the flying capacitor 2. On the other hand, in the second embodiment, the configuration as described above allows the first switching element 31 and the second switching element 32 to be both off and no current flows through the flying capacitor 2. When the current value IL flowing through the reactor 4 is acquired and becomes less than the second threshold value It2 (when the overcurrent disappears), the driving of the first switching element 31 and the second switching element 32 is resumed. can do.

また、第2実施形態では、上記のように、リアクトル電流検出部204aを、リアクトルILに流れる電流値を検出する検出周波数帯域の上限がスイッチング回路3のスイッチング周波数fの10倍未満に設定する。これにより、リアクトル電流検出部204aによりリプル成分を検出する必要がないため、スイッチング回路3にワイドバンドギャップ半導体を設ける場合にも、リアクトル電流検出部204aの検出周波数帯域の上限をワイドバンドギャップ半導体に合わせて大きくする必要がなく、容易にリアクトル電流検出部204aを構成することができる。たとえば、上記のように、リアクトル電流検出部204aを汎用のシャント抵抗により構成することができる。   In the second embodiment, as described above, the reactor current detection unit 204a sets the upper limit of the detection frequency band for detecting the current value flowing through the reactor IL to less than 10 times the switching frequency f of the switching circuit 3. Thereby, since it is not necessary to detect a ripple component by the reactor current detection unit 204a, even when a wide band gap semiconductor is provided in the switching circuit 3, the upper limit of the detection frequency band of the reactor current detection unit 204a is set to the wide band gap semiconductor. The reactor current detector 204a can be easily configured without having to increase the size. For example, as described above, the reactor current detection unit 204a can be configured by a general-purpose shunt resistor.

また、第2実施形態による電力変換装置200のその他の効果は、第1実施形態における電力変換装置100と同様である。   Moreover, the other effect of the power converter device 200 by 2nd Embodiment is the same as that of the power converter device 100 in 1st Embodiment.

[第3実施形態]
次に、図5を参照して、第3実施形態による電力変換装置300の構成について説明する。第3実施形態では、ダイオードブリッジ回路とスイッチング素子のブリッジ回路との組み合わせにより構成されていた電力変換装置100と異なり、スイッチング素子のブリッジ回路を備える。なお、上記第1実施形態および上記第2実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
[Third embodiment]
Next, with reference to FIG. 5, the structure of the power converter device 300 by 3rd Embodiment is demonstrated. In the third embodiment, unlike the power conversion device 100 configured by a combination of a diode bridge circuit and a switching element bridge circuit, a switching element bridge circuit is provided. In addition, about the structure same as the said 1st Embodiment and the said 2nd Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

(第3実施形態による電力変換装置の構成)
図5に示すように、第3実施形態による電力変換装置300には、スイッチング回路303と、制御部305と、振幅検出部308とが設けられている。
(Configuration of the power conversion device according to the third embodiment)
As shown in FIG. 5, the power conversion device 300 according to the third embodiment includes a switching circuit 303, a control unit 305, and an amplitude detection unit 308.

ここで、第3実施形態では、スイッチング回路303は、第3スイッチング素子333と第4スイッチング素子334とを含み、第3スイッチング素子333と第4スイッチング素子334と第1スイッチング素子31と第2スイッチング素子32とは、この順に直列に接続されている。また、第3スイッチング素子333と第4スイッチング素子334とは、ワイドバンドギャップ半導体により構成されている。   Here, in the third embodiment, the switching circuit 303 includes a third switching element 333 and a fourth switching element 334, and the third switching element 333, the fourth switching element 334, the first switching element 31, and the second switching element. The element 32 is connected in series in this order. Moreover, the 3rd switching element 333 and the 4th switching element 334 are comprised by the wide band gap semiconductor.

そして、制御部305は、電流検出部7から取得した電流値Icに基づいて、リアクトル4の電流値ILを取得して、取得した電流値ILに基づいて、第3スイッチング素子333、第4スイッチング素子334、第1スイッチング素子31、および、第2スイッチング素子32のそれぞれのオンオフ期間を制御するように構成されている。   Then, the control unit 305 acquires the current value IL of the reactor 4 based on the current value Ic acquired from the current detection unit 7, and based on the acquired current value IL, the third switching element 333 and the fourth switching element. The on / off period of each of the element 334, the first switching element 31, and the second switching element 32 is controlled.

ここで、図6に示すように、負荷101から直流出力回路1に電力の回生(たとえば、発電)を行う場合には、電圧Vr2は、第1実施形態による電力変換装置100の波形(図2参照)と同様になる一方、電流(電流値IcおよびIL)の極性が反転する。そこで、第2実施形態では、振幅検出部308には、絶対値取得部81を設けずに、極性反転部381が設けられている。   Here, as shown in FIG. 6, when power regeneration (for example, power generation) is performed from the load 101 to the DC output circuit 1, the voltage Vr <b> 2 is the waveform (FIG. 2) of the power converter 100 according to the first embodiment. On the other hand, the polarity of the current (current values Ic and IL) is reversed. Therefore, in the second embodiment, the amplitude detection unit 308 is provided with a polarity reversing unit 381 without providing the absolute value acquisition unit 81.

極性反転部381は、制御部305からの制御信号により、第1スイッチング素子31がオフでかつ第2スイッチング素子32がオンの状態の時のみ、検出信号の極性を反転するように構成されている。すなわち、極性反転部381は、第1スイッチング素子31がオンでかつ第2スイッチング素子32がオフの状態の時、Ic=ILとし、第1スイッチング素子31がオフでかつ第2スイッチング素子32がオンの状態の時、Ic=−ILとして検出するように構成されている。これにより、第3実施形態による電力変換装置300では、両極性の電流検出が可能に構成されている。   The polarity inversion unit 381 is configured to invert the polarity of the detection signal only when the first switching element 31 is off and the second switching element 32 is on by the control signal from the control unit 305. . That is, the polarity reversing unit 381 sets Ic = IL when the first switching element 31 is on and the second switching element 32 is off, and the first switching element 31 is off and the second switching element 32 is on. In this state, Ic = −IL is detected. Thereby, in the power converter device 300 by 3rd Embodiment, the bipolar current detection is possible.

また、フライングキャパシタ2は、第1スイッチング素子31と第2のスイッチング素子32との接続点(ノードN302)に一方端が接続されているとともに、第3スイッチング素子333と第4スイッチング素子334との接続点(ノードN302)に他方端が接続されている。   The flying capacitor 2 has one end connected to a connection point (node N302) between the first switching element 31 and the second switching element 32, and between the third switching element 333 and the fourth switching element 334. The other end is connected to the connection point (node N302).

そして、制御部305は、電流検出部7が検出した交流電流の電流値Icに基づいて、振幅検出部308によりリアクトル4に流れる電流値ILを取得して、取得したリアクトル4に流れる電流値ILに基づいて、第1スイッチング素子31、第2スイッチング素子32、第3スイッチング素子333、および、第4スイッチング素子334のオンオフ期間を制御するように構成されている。   Then, the control unit 305 acquires the current value IL flowing through the reactor 4 by the amplitude detection unit 308 based on the current value Ic of the alternating current detected by the current detection unit 7, and acquires the current value IL flowing through the reactor 4. Is configured to control the on / off periods of the first switching element 31, the second switching element 32, the third switching element 333, and the fourth switching element 334.

そして、制御部305は、負荷101から直流出力回路1に電力の回生を行う場合には、第3スイッチング素子333および第4スイッチング素子334を、直流出力回路1からリアクトル4に電流を流す場合の第2スイッチング素子32および第1スイッチング素子31と同様に制御するように構成されている。   When power is regenerated from the load 101 to the DC output circuit 1, the control unit 305 causes the third switching element 333 and the fourth switching element 334 to flow from the DC output circuit 1 to the reactor 4. The second switching element 32 and the first switching element 31 are configured to be controlled similarly.

また、第3実施形態による電力変換装置300のその他の構成は、第1実施形態における電力変換装置100と同様である。   Moreover, the other structure of the power converter device 300 by 3rd Embodiment is the same as that of the power converter device 100 in 1st Embodiment.

[第3実施形態の効果]
第3実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
[Effect of the third embodiment]
In the third embodiment, the following effects can be obtained.

第3実施形態では、上記のように、スイッチング回路303に、第3スイッチング素子333と第4スイッチング素子334とを設けて、第3スイッチング素子333と第4スイッチング素子334と第1スイッチング素子31と第2スイッチング素子32とを、この順に直列に接続する。そして、第1スイッチング素子31と第2スイッチング素子32との接続点(ノードN302)にフライングキャパシタ2の一方端を接続するとともに、第3スイッチング素子333と第4スイッチング素子334との接続点(ノードN301)にフライングキャパシタ2の他方端を接続する。これにより、リアクトル4から直流出力回路1に電流を流す場合に、第3スイッチング素子333および第4スイッチング素子334を、直流出力回路1からリアクトル4に電流を流す場合の第2スイッチング素子32および第1スイッチング素子31と同様に制御することができる。その結果、電力変換装置300を直流出力回路1に電力を回生する機能(発電する機能)を有するように構成することができる。   In the third embodiment, as described above, the switching circuit 303 is provided with the third switching element 333 and the fourth switching element 334, and the third switching element 333, the fourth switching element 334, and the first switching element 31 are provided. The second switching element 32 is connected in series in this order. Then, one end of the flying capacitor 2 is connected to a connection point (node N302) between the first switching element 31 and the second switching element 32, and a connection point (node) between the third switching element 333 and the fourth switching element 334. N301) is connected to the other end of the flying capacitor 2. As a result, when current flows from the reactor 4 to the DC output circuit 1, the third switching element 333 and the fourth switching element 334, and when the current flows from the DC output circuit 1 to the reactor 4, Control can be performed in the same manner as the one switching element 31. As a result, the power conversion device 300 can be configured to have a function of regenerating power (a function of generating power) in the DC output circuit 1.

また、第3実施形態による電力変換装置300のその他の効果は、第1実施形態における電力変換装置100と同様である。   Moreover, the other effect of the power converter device 300 by 3rd Embodiment is the same as that of the power converter device 100 in 1st Embodiment.

[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
[Modification]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiment but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.

たとえば、上記第1〜第3実施形態では、直流出力回路1に交流電源11を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図7に示す変形例のように、直流出力回路401を直流電源として構成してもよい。なお、図7では、第1実施形態による電力変換装置100の直流出力回路1(図1参照)を直流電源からなる直流出力回路401に置き換える例を示しているが、第2実施形態による電力変換装置200または第3実施形態による電力変換装置300の直流出力回路1(図4および図5参照)を直流電源からなる直流出力回路401に置き換えてもよい。   For example, in the first to third embodiments, the example in which the AC power supply 11 is provided in the DC output circuit 1 has been described, but the present invention is not limited to this. For example, as in the modification shown in FIG. 7, the DC output circuit 401 may be configured as a DC power source. FIG. 7 shows an example in which the DC output circuit 1 (see FIG. 1) of the power conversion device 100 according to the first embodiment is replaced with a DC output circuit 401 composed of a DC power supply, but the power conversion according to the second embodiment. The DC output circuit 1 (see FIGS. 4 and 5) of the device 200 or the power conversion device 300 according to the third embodiment may be replaced with a DC output circuit 401 composed of a DC power supply.

また、上記第1実施形態および上記第2実施形態では、振幅検出部8を、絶対値取得部81により取得した絶対値を、サンプルホールド部82によりサンプリングするように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、振幅検出部8を、サンプルホールド部82により電流検出部7の検出した電流値Icをサンプリングした後に、絶対値取得部81により絶対値を取得するように構成してもよい。   Moreover, in the said 1st Embodiment and the said 2nd Embodiment, although the amplitude detection part 8 showed the example comprised so that the absolute value acquired by the absolute value acquisition part 81 might be sampled by the sample hold part 82, The present invention is not limited to this. For example, the amplitude detection unit 8 may be configured to acquire the absolute value by the absolute value acquisition unit 81 after sampling the current value Ic detected by the current detection unit 7 by the sample hold unit 82.

また、上記第1実施形態および上記第2実施形態では、振幅検出部8にサンプルホールド部82を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、振幅検出部8に、サンプルホールド部82に代えてピークホールド回路を設けてもよい。この場合、ピークホールド回路のリセットの動作がピークホールド回路の内部のコンデンサの放電等により受動的に行われるため、リセットの完了が比較的遅くなり、これに起因して制御の応答も比較的遅くなる場合があると考える。したがって、振幅検出部8に、ピークホールド回路を設けるためには、安定性が多少低下しても問題が少ない(元々の安定性が十分高い)電力変換装置100に用いることが好ましい。なお、安定性が十分高い電力変換装置(制御系)とは、たとえば、制御部が、電流制御に比例制御のみ(積分要素を含まない)行う場合で、かつ、比例制御のゲイン(比例成分)が比較的小さい場合(数パルス分の検出遅延でも発振を起こさない程度)である。   Moreover, in the said 1st Embodiment and the said 2nd Embodiment, although the example which provides the sample hold part 82 in the amplitude detection part 8 was shown, this invention is not limited to this. For example, the amplitude detection unit 8 may be provided with a peak hold circuit instead of the sample hold unit 82. In this case, since the reset operation of the peak hold circuit is passively performed by discharging the capacitor inside the peak hold circuit, etc., the completion of the reset is relatively slow, and the control response is also relatively slow due to this. I think it may be. Therefore, in order to provide a peak hold circuit in the amplitude detector 8, it is preferable to use the power converter 100 with few problems (original stability is sufficiently high) even if the stability is somewhat reduced. Note that the power converter (control system) having sufficiently high stability is, for example, a case where the control unit performs only proportional control (not including an integral element) for current control, and gain of proportional control (proportional component). Is relatively small (to the extent that oscillation does not occur even with a detection delay of several pulses).

また、上記第1〜第3実施形態では、電流検出部を、検出周波数帯域の下限がスイッチング周波数fの10分の1以上でかつ上限が50倍以上となるように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、電流検出部を、検出周波数帯域の下限がスイッチング周波数fの10分の1未満でかつ上限が50倍未満となるように構成してもよい。   Moreover, although the said 1st-3rd embodiment showed the example which comprises a current detection part so that the minimum of a detection frequency band may be 1/10 or more of the switching frequency f, and an upper limit may be 50 times or more. The present invention is not limited to this. That is, the current detection unit may be configured such that the lower limit of the detection frequency band is less than 1/10 of the switching frequency f and the upper limit is less than 50 times.

また、上記第1〜第3実施形態では、期間T2の最小長さT2mおよび期間T3の最小長さT3mを所定の下限長さTp1以上でかつ所定の上限長さTp2以下に設定する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、多少のサンプリングの失敗を許容する場合には、最小長さT2mおよび最小長さT3mを所定の下限長さTp1未満に設定してよいし、期間T2のT3の可変域が比較的小さくてもよい場合には、所定の上限長さTp2よりも大きく設定してもよい。   In the first to third embodiments, an example in which the minimum length T2m of the period T2 and the minimum length T3m of the period T3 are set to be equal to or greater than the predetermined lower limit length Tp1 and equal to or less than the predetermined upper limit length Tp2. However, the present invention is not limited to this. That is, in the case of allowing some sampling failure, the minimum length T2m and the minimum length T3m may be set to be less than the predetermined lower limit length Tp1, and the variable range of T3 in the period T2 is relatively small. Otherwise, it may be set larger than the predetermined upper limit length Tp2.

また、上記第1〜第3実施形態では、第1スイッチング素子31および第2スイッチング素子32を、ワイドバンドギャップ半導体から構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第1スイッチング素子31および第2スイッチング素子32は、シリコン半導体から構成してもよい。   Moreover, although the said 1st-3rd embodiment showed the example which comprises the 1st switching element 31 and the 2nd switching element 32 from a wide band gap semiconductor, this invention is not limited to this. For example, the first switching element 31 and the second switching element 32 may be made of a silicon semiconductor.

1、401 直流出力回路
2 フライングキャパシタ
3、303 スイッチング回路
4 リアクトル
5、205、305 制御部
7 電流検出部(キャパシタ電流検出部)
8、308 振幅検出部
11 交流電源
12 整流回路
31 第1スイッチング素子(第1のスイッチング素子)
32 第2スイッチング素子(第2のスイッチング素子)
33 第1ダイオード(第1のダイオード)
34 第2ダイオード(第2のダイオード)
100、200、300 電力変換装置
204a リアクトル電流検出部
207 キャパシタ電流検出部
333 第3スイッチング素子(第3のスイッチング素子)
334 第4スイッチング素子(第4のスイッチング素子)
N5 ノード(第1のダイオードと第2のダイオードとの接続点)
N6 ノード(第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子との接続点)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,401 DC output circuit 2 Flying capacitor 3, 303 Switching circuit 4 Reactor 5, 205, 305 Control part 7 Current detection part (capacitor current detection part)
8, 308 Amplitude detection unit 11 AC power supply 12 Rectifier circuit 31 First switching element (first switching element)
32 Second switching element (second switching element)
33 First diode (first diode)
34 Second diode (second diode)
100, 200, 300 Power converter 204a Reactor current detection unit 207 Capacitor current detection unit 333 Third switching element (third switching element)
334 Fourth switching element (fourth switching element)
N5 node (connection point of the first diode and the second diode)
N6 node (connection point between the first switching element and the second switching element)

Claims (9)

直流出力回路の一方端に、一方端が接続されたリアクトルと、
前記リアクトルの他方端に一方端が接続された第1のスイッチング素子と、前記第1のスイッチング素子の他方端に一方端が接続されているとともに前記直流出力回路の他方端に他方端が接続された第2のスイッチング素子とを含むスイッチング回路と、
前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子との接続点に接続されたフライングキャパシタと、
前記フライングキャパシタに流れる交流電流の電流値を検出するキャパシタ電流検出部と、
前記キャパシタ電流検出部が検出した前記交流電流の電流値に基づいて、前記リアクトルに流れる電流値を取得して、取得した前記リアクトルに流れる電流値に基づいて、前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子のオンオフ期間を制御する制御部とを備える、電力変換装置。
A reactor having one end connected to one end of the DC output circuit;
A first switching element having one end connected to the other end of the reactor, and one end connected to the other end of the first switching element and the other end connected to the other end of the DC output circuit. A switching circuit including a second switching element;
A flying capacitor connected to a connection point between the first switching element and the second switching element;
A capacitor current detector for detecting a current value of an alternating current flowing through the flying capacitor;
Based on the current value of the alternating current detected by the capacitor current detection unit, the current value flowing through the reactor is acquired, and the first switching element and the first current are acquired based on the acquired current value flowing through the reactor. And a control unit that controls an on / off period of the two switching elements.
前記キャパシタ電流検出部が検出した前記交流電流の電流値の振幅を検出する振幅検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記振幅検出部により検出した前記振幅の大きさに基づいて、前記リアクトルに流れる電流値を取得する制御を行うように構成されている、請求項1に記載の電力変換装置。
An amplitude detector for detecting the amplitude of the current value of the alternating current detected by the capacitor current detector;
The power conversion device according to claim 1, wherein the control unit is configured to perform control to acquire a value of a current flowing through the reactor based on the magnitude of the amplitude detected by the amplitude detection unit.
前記キャパシタ電流検出部は、前記交流電流の電流値を検出する検出周波数帯域の下限が前記スイッチング回路のスイッチング周波数の10分の1以上となるように構成されている、請求項1または2に記載の電力変換装置。   The said capacitor current detection part is comprised so that the minimum of the detection frequency band which detects the electric current value of the said alternating current may become 1/10 or more of the switching frequency of the said switching circuit. Power converter. 前記制御部は、前記スイッチング回路のスイッチング動作の1サイクルにおいて、前記第1のスイッチング素子をオフしかつ前記第2のスイッチング素子をオンする第1期間と、前記第1のスイッチング素子をオンしかつ前記第2のスイッチング素子をオフする第2期間とを交互に設けるように制御するとともに、前記第1期間の最小長さおよび前記第2期間の最小長さを所定の長さ以上に設定するように構成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力変換装置。   The control unit turns on the first switching element, a first period in which the first switching element is turned off and the second switching element is turned on in one cycle of the switching operation of the switching circuit, and Control is performed to alternately provide second periods for turning off the second switching elements, and the minimum length of the first period and the minimum length of the second period are set to be equal to or greater than a predetermined length. The power converter device according to any one of claims 1 to 3, wherein the power converter device is configured as follows. 前記リアクトルに流れる電流値を検出するとともに、前記リアクトルに流れる電流値を検出する検出周波数帯域の上限が前記スイッチング回路のスイッチング周波数の10倍未満に設定されているリアクトル電流検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記キャパシタ電流検出部により検出された前記交流電流の電流値が所定の第1しきい値を超えた場合に、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子とを共にオフにして、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子とが共にオフの状態で、かつ、前記リアクトル電流検出部により検出した前記リアクトルに流れる電流値が所定の第2しきい値未満となった場合に、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子との駆動を再開する制御を行うように構成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力変換装置。
A reactor current detector that detects a current value flowing through the reactor and that has an upper limit of a detection frequency band for detecting a current value flowing through the reactor set to less than 10 times a switching frequency of the switching circuit;
When the current value of the alternating current detected by the capacitor current detection unit exceeds a predetermined first threshold value, the control unit sets both the first switching element and the second switching element. The first switching element and the second switching element are both turned off, and the value of the current flowing through the reactor detected by the reactor current detector is less than a predetermined second threshold value. The power conversion according to any one of claims 1 to 4, wherein the power conversion is configured to perform control to resume driving of the first switching element and the second switching element in the case of becoming apparatus.
前記スイッチング回路は、第1のダイオードと第2のダイオードとをさらに含み、
前記第1のダイオードと前記第2のダイオードと前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子とは、この順に直列に接続されており、
前記フライングキャパシタは、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子との接続点に一方端が接続されているとともに、前記第1のダイオードと前記第2のダイオードとの接続点に他方端が接続されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The switching circuit further includes a first diode and a second diode,
The first diode, the second diode, the first switching element, and the second switching element are connected in series in this order,
The flying capacitor has one end connected to a connection point between the first switching element and the second switching element, and the other end connected to a connection point between the first diode and the second diode. Is connected, The power converter device of any one of Claims 1-5.
前記スイッチング回路は、第3のスイッチング素子と第4のスイッチング素子とをさらに含み、
前記第3のスイッチング素子と前記第4のスイッチング素子と前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子とは、この順に直列に接続されており、
前記フライングキャパシタは、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子との接続点に一方端が接続されているとともに、前記第3のスイッチング素子と前記第4のスイッチング素子との接続点に他方端が接続されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The switching circuit further includes a third switching element and a fourth switching element,
The third switching element, the fourth switching element, the first switching element, and the second switching element are connected in series in this order,
The flying capacitor has one end connected to a connection point between the first switching element and the second switching element, and a connection point between the third switching element and the fourth switching element. The power converter according to any one of claims 1 to 5, wherein the other end is connected.
前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体からなり、
前記キャパシタ電流検出部は、前記交流電流の電流値を検出する検出周波数帯域の下限が前記ワイドバンドギャップ半導体のスイッチング周波数の10分の1以上となるように構成されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The first switching element and the second switching element are made of a wide band gap semiconductor,
The said capacitor current detection part is comprised so that the minimum of the detection frequency band which detects the electric current value of the said alternating current may become 1/10 or more of the switching frequency of the said wide band gap semiconductor. The power converter device according to any one of the above.
前記直流出力回路は、交流電源と、前記交流電源からの交流電流を直流電流に整流する整流回路とを含み、
前記リアクトルの一方端は、前記整流回路の一方端に接続されており、
前記第2のスイッチング素子の他方端は、前記整流回路の他方端に接続されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The DC output circuit includes an AC power source and a rectifier circuit that rectifies an AC current from the AC power source into a DC current,
One end of the reactor is connected to one end of the rectifier circuit,
The power converter according to any one of claims 1 to 8, wherein the other end of the second switching element is connected to the other end of the rectifier circuit.
JP2016031203A 2016-02-22 2016-02-22 Power converter Active JP6613951B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016031203A JP6613951B2 (en) 2016-02-22 2016-02-22 Power converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016031203A JP6613951B2 (en) 2016-02-22 2016-02-22 Power converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017153189A JP2017153189A (en) 2017-08-31
JP6613951B2 true JP6613951B2 (en) 2019-12-04

Family

ID=59741084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016031203A Active JP6613951B2 (en) 2016-02-22 2016-02-22 Power converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6613951B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6946971B2 (en) * 2017-11-24 2021-10-13 富士電機株式会社 Power converter
JP7492891B2 (en) 2020-09-29 2024-05-30 ダイヤゼブラ電機株式会社 Power conversion device and inverter output current control method
CN114362525A (en) * 2020-10-13 2022-04-15 台达电子工业股份有限公司 Boost conversion module with protection circuit
CN117136490A (en) * 2021-03-30 2023-11-28 上海高横贸易有限公司 Apparatus configured to receive power from a power source

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012157162A (en) * 2011-01-26 2012-08-16 Sumitomo Electric Ind Ltd Insulation circuit for power transmission and power converter
JP5975687B2 (en) * 2012-03-14 2016-08-23 サンケン電気株式会社 DC-DC converter
JP6007931B2 (en) * 2014-03-06 2016-10-19 サンケン電気株式会社 Current resonance type power supply

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017153189A (en) 2017-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4678215B2 (en) Switching power supply
US8094473B2 (en) Bridgeless power factor correction circuit
JP6447095B2 (en) Switching power supply circuit
US9917503B2 (en) Overcurrent protection circuit and power factor correction circuit comprising the same
JP6255577B2 (en) DC power supply circuit
JP6613951B2 (en) Power converter
JP5978575B2 (en) Switching power supply control circuit and switching power supply
JP6702010B2 (en) Switching power supply
US9985527B2 (en) Switching power supply with short circuit detection
KR101851930B1 (en) Ac-dc converter
EP2672620B1 (en) Power factor improvement circuit
JP2016158398A (en) Semiconductor device for power supply control
JP5955294B2 (en) Switching power supply
JPWO2018128101A1 (en) AC-DC converter
JP5282067B2 (en) Power factor correction circuit and start-up operation control method thereof
JP6049468B2 (en) Power converter
JP2007037297A (en) Power factor improvement circuit
JP5222587B2 (en) Power factor correction circuit
JP6022883B2 (en) Power supply
JP6640036B2 (en) Power supply control device, semiconductor integrated circuit, and resonant converter
JP2000341957A (en) Power supply unit
JP2010068676A (en) Switching power supply
JP2008125312A (en) Switching power supply
CN110754032B (en) AC-DC conversion
JP6810150B2 (en) Switching power supply and semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190111

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191008

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20191009

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191021

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6613951

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250