JP6840296B1 - 絶縁トランスおよびそれを備えた電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態1に従う双方向DC/DCコンバータの構成を示す回路ブロック図である。図1において、この双方向DC/DCコンバータ(電力変換装置)は、DAB(Dual Active Bridge)方式であって、直流端子T1〜T4、電流検出器1,7、電力変換器2,6、絶縁トランス3、操作部8、および制御装置9を備える。
図11は、実施の形態2に従う絶縁トランス40の構成を示す回路図である。図11において、この絶縁トランス40は、Y−Y形結線を有する三相トランスであって、第1〜第6の主端子T11〜T16および第1〜第3の副絶縁トランス41〜43を備える。第1〜第3の主端子T11〜T13は、三相交流電圧Vu1,Vv1,Vw1を受ける。第4〜第6の主端子T14〜T16には、三相交流電圧Vu2,Vv2,Vw2が出力される。
実施の形態3.
図12は、実施の形態3に従う絶縁トランス50を示す図である。図12において、(A)は絶縁トランス50の構成を示し、(B)は絶縁トランス50の動作を示している。この絶縁トランス50は、Y−千鳥形結線を有する三相トランスであって、第1〜第6の主端子T21〜T26および第1〜第3の副絶縁トランス51〜53を備える。第1〜第3の主端子T21〜T23は、三相交流電圧Vu,Vv,Vwを受ける。第4〜第6の主端子T14〜T16には、三相交流電圧Va,Vb,Vcが出力される。
図13は、実施の形態3の比較例となる絶縁トランス65を示す図であって、図12と対比される図である。図13において、(A)は絶縁トランス65の構成を示し、(B)は絶縁トランス65の動作を示している。
図14は、実施の形態4に従う絶縁トランス70の構成を示す回路図であって、図2と対比される図である。この絶縁トランス70が図2の絶縁トランス3と異なる点は、第1〜第4の主端子3a〜3dが第1〜第5の主端子70a〜70eで置換され、第4の副絶縁トランス71が追加されている点である。
なお、上記実施の形態1〜4を適宜組み合わせてもよいことは言うまでもない。たとえば、図11の副絶縁トランス41〜43の各々を図2の絶縁トランス3で置換しても同じ効果が得られる。
Claims (11)
- 互いに電気的に結合された第1〜第Nの副絶縁トランスを備え、Nは2以上の整数であり、
前記第1〜第Nの副絶縁トランスの各々は、
第1および第2の副巻線と、
それぞれ前記第1の副巻線の第1極性端子および第2極性端子に接続された第1および第2の副端子と、
それぞれ前記第2の副巻線の第1極性端子および第2極性端子に接続された第3および第4の副端子とを含み、
前記第1および第2の副巻線の極性の方向は同じであり、
前記第1〜第Nの副絶縁トランスの各々の前記第1の副巻線と、前記第1〜第Nの副絶縁トランスの各々の前記第2の副巻線とは互いに電気的に絶縁されており、
前記第1の副端子から前記第1の副巻線、前記第1および第2の副巻線間の相間容量、および前記第2の副巻線を介して前記第3の副端子に電流が流れた場合には、前記第1の副巻線の励磁インダクタンスと前記第2の副巻線の励磁インダクタンスとが逆極性になるように構成されている、絶縁トランス。 - 前記第1および第2の副巻線の巻数は同じである、請求項1に記載の絶縁トランス。
- 前記絶縁トランスは、
第1および第2の主巻線と、
それぞれ前記第1の主巻線の第1極性端子および第2極性端子に接続された第1および第2の主端子と、
それぞれ前記第2の主巻線の第1極性端子および第2極性端子に接続された第3および第4の主端子とを備え、
前記第1および第2の主巻線の方向は同じであり、
前記第1〜第Nの副絶縁トランスに含まれるN個の前記第1の副巻線の極性の方向は同じであり、N個の前記第1の副巻線は前記第1および第2の主端子間に直列接続されて前記第1の主巻線を構成し、
前記第1〜第Nの副絶縁トランスに含まれるN個の前記第2の副巻線の極性の方向は同じであり、N個の前記第2の副巻線は前記第3および第4の主端子間に直列接続されて前記第2の主巻線を構成している、請求項1に記載の絶縁トランス。 - 前記第1〜第Nの副絶縁トランスの各々は、前記第1および第2の副巻線が巻回された鉄心を含み、
前記第1〜第Nの副絶縁トランスの各々の鉄心は、互いに分離されている、請求項3に記載の絶縁トランス。 - Nは3であり、
前記絶縁トランスは、Y−Y形結線を有する三相トランスであって、
第1〜第3の副絶縁トランスと、
三相交流電圧を受ける第1〜第3の主端子と、
三相交流電圧を出力する第4〜第6の主端子とを備え、
前記第1〜第3の副絶縁トランスの前記第1の副端子はそれぞれ前記第1〜第3の主端子に接続され、
前記第1〜第3の副絶縁トランスの前記第2の副端子は互いに接続され、
前記第1〜第3の副絶縁トランスの前記第3の副端子はそれぞれ前記第4〜第6の主端子に接続され、
前記第1〜第3の副絶縁トランスの前記第4の副端子は互いに接続されている、請求項1に記載の絶縁トランス。 - 前記第1〜第Nの副絶縁トランスの各々は、
第3の副巻線と、
それぞれ前記第3の副巻線の第1極性端子および第2極性端子に接続された第5および第6の副端子とをさらに含み、
前記第1〜第3の副巻線の極性の方向は同じであり、
前記第1の副端子から前記第1の副巻線、前記第1および第3の副巻線間の相間容量、前記第3の副巻線、前記第2および第3の副巻線間の相間容量、および前記第2の副巻線を介して前記第3の副端子に電流が流れた場合には、前記第1の副巻線の励磁インダクタンスと、前記第2および第3の副巻線の励磁インダクタンスとが逆極性になるように構成されている、請求項1に記載の絶縁トランス。 - 前記第1の副巻線の巻数は前記第2の副巻線の巻数の2倍であり、
前記第2および第3の副巻線の巻数は同じである、請求項6に記載の絶縁トランス。 - Nは3であり、
前記絶縁トランスは、Y−千鳥形結線を有する三相トランスであって、
第1〜第3の副絶縁トランスと、
三相交流電圧を受ける第1〜第3の主端子と、
三相交流電圧を出力する第4〜第6の主端子とを備え、
前記第1〜第3の副絶縁トランスの前記第1の副端子はそれぞれ前記第1〜第3の主端子に接続され、
前記第1〜第3の副絶縁トランスの前記第2の副端子は互いに接続され、
前記第1〜第3の副絶縁トランスの前記第3の副端子はそれぞれ前記第4〜第6の主端子に接続され、
前記第1〜第3の副絶縁トランスの前記第5の副端子は互いに接続され、
前記第1〜第3の副絶縁トランスの前記第6の副端子はそれぞれ前記第2、第3、第1の副絶縁トランスの第4の副端子に接続されている、請求項6に記載の絶縁トランス。 - 請求項1に記載の絶縁トランスと、
第1の直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換する第1の電力変換器と、
前記第1の電力変換器から前記絶縁トランスを介して供給される交流電力を直流電力に変換して第2の直流電源に供給する第2の電力変換器とを備え、
前記第1の電力変換器から前記第1の副端子、前記第1の副巻線、前記第1および第2の副巻線間の相間容量、前記第2の副巻線、前記第3の副端子、前記第2の電力変換器、および基準電圧のラインを介して前記第1の電力変換器に至る経路に電流が流れた場合には、前記第1の副巻線の励磁インダクタンスと前記第2の副巻線の励磁インダクタンスとが逆極性になるように構成されている、電力変換装置。 - 前記第1の電力変換器は、
直流電圧を受ける第1および第2の直流端子と、
交流電圧を受ける第1および第2の交流端子と、
前記第1の直流端子と前記第1および第2の交流端子との間にそれぞれ接続された第1および第2のトランジスタと、
前記第1および第2の交流端子と前記第2の直流端子との間にそれぞれ接続された第3および第4のトランジスタと、
それぞれ前記第1〜第4のトランジスタに逆並列に接続された第1〜第4のダイオードとを含み、
前記第2の電力変換器は、
直流電圧を受ける第3および第4の直流端子と、
交流電圧を受ける第3および第4の交流端子と、
前記第3の直流端子と前記第3および第4の交流端子との間にそれぞれ接続された第5および第6のトランジスタと、
前記第3および第4の交流端子と前記第4の直流端子との間にそれぞれ接続された第7および第8のトランジスタと、
それぞれ前記第5〜第8のトランジスタに逆並列に接続された第5〜第8のダイオードとを含み、
前記絶縁トランスは、
第1および第2の主巻線と、
それぞれ前記第1の主巻線の第1極性端子および第2極性端子に接続された第1および第2の主端子と、
それぞれ前記第2の主巻線の第1極性端子および第2極性端子に接続された第3および第4の主端子とを備え、
前記第1および第2の主巻線の極性の方向は同じであり、
前記第1および第2の交流端子はそれぞれ前記第1および第2の主端子に結合され、
前記第3および第4の交流端子はそれぞれ前記第4および第3の主端子に結合されている、請求項9に記載の電力変換装置。 - 前記第1の電力変換器は、
前記第1の交流端子と前記第1の主端子との間に接続された第1のリアクトルと、
前記第2の交流端子と前記第2の主端子との間に接続された第2のリアクトルとをさらに含み、
前記第2の電力変換器は、
前記第3の交流端子と前記第4の主端子との間に接続された第3のリアクトルと、
前記第4の交流端子と前記第3の主端子との間に接続された第4のリアクトルとをさらに含み、
前記電力変換装置は、前記第1〜第8のトランジスタを制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記第1の直流電源から前記第2の直流電源に直流電力を供給する場合には、前記第1および第3のトランジスタを交互にオンさせ、前記第4および第2のトランジスタを交互にオンさせ、前記第5および第7のトランジスタを交互にオンさせ、第6および第8のトランジスタをオフ状態に維持する、請求項10に記載の電力変換装置。
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