JP7404898B2 - Power conversion device and power conversion method - Google Patents

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JP7404898B2 JP2020013569A JP2020013569A JP7404898B2 JP 7404898 B2 JP7404898 B2 JP 7404898B2 JP 2020013569 A JP2020013569 A JP 2020013569A JP 2020013569 A JP2020013569 A JP 2020013569A JP 7404898 B2 JP7404898 B2 JP 7404898B2
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Description

本発明は、電力変換装置及び電力変換方法に関する。 The present invention relates to a power conversion device and a power conversion method.

従来、昇降圧動作ができる絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータが実用化されているが、十分な効率が得られていない。 Conventionally, isolated bidirectional DC/DC converters capable of buck-boost operation have been put into practical use, but sufficient efficiency has not been achieved.

高効率を実現するために、絶縁型の双方向昇圧チョッパと降圧チョッパを切り替える方式が提案されているが（例えば、特許文献１を参照）、昇降圧の切り替え時に短時間スイッチングを止めるため、出力電圧が変動するという課題があった。 In order to achieve high efficiency, a method of switching between an isolated bidirectional boost chopper and a buck chopper has been proposed (see, for example, Patent Document 1). There was a problem with voltage fluctuations.

特開２０１７－２０４９９８号公報Japanese Patent Application Publication No. 2017-204998

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、昇降圧の切替時における出力電圧の変動を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a technique that can suppress fluctuations in output voltage when switching between step-up and step-down voltages.

上記の課題を解決するための本発明は、
第１入出力端子対と、
第２入出力端子対と、
前記第１入出力端子対及び前記第２入出力端子対に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部と、
を有し、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、
第１接続点を介して直列接続された第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を有し、前記第１入出力端子対に接続された、第１スイッチングレグと、
第２接続点を介して直列接続された第３スイッチング素子及び第４スイッチング素子を有し、前記第１スイッチングレグに並列接続された、第２スイッチングレグと、
第３接続点を介して直列接続された第５スイッチング素子及び第７スイッチング素子を有し、前記第２入出力端子対に接続された、第３スイッチングレグと、
第４接続点を介して直列接続された第６スイッチング素子及び第８スイッチング素子を有し、前記第３スイッチングレグに並列接続された、第４スイッチングレグと、
前記第１接続点と前記第２接続点とに接続されたトランスの一方の巻線と第１リアクトルとが直列接続された第１エネルギー蓄積変換部と、
前記第３接続点と前記第４接続点とに接続された前記トランスの他方の巻線と第２リアクトルとが直列接続された第２エネルギー蓄積変換部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、前記第４スイッチング素子、前記第５スイッチング素子、前記第６スイッチング素子、前記第７スイッチング素子及び前記第８スイッチング素子をそれぞれＯＮ又はＯＦＦする制御信号を出力し、
前記第１スイッチング素子に対する前記制御信号を基準制御信号とし、
前記基準制御信号の位相を反転した制御信号を基準反転信号としたとき、
前記第４スイッチング素子及び前記第６スイッチング素子に対する前記制御信号として前記基準制御信号を出力し、
前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子及び第８スイッチング素子に対する前記制御信号として前記基準反転信号を出力し、
前記第２スイッチングレグに含まれる前記第３スイッチング素子及び第４スイッチング素子に対する前記制御信号に対する、前記第４スイッチングレグに含まれる前記第６スイッチング素子及び第８スイッチング素子に対する前記制御信号の位相の遅れ量を第１位相シフト量とし、
前記第１スイッチングレグに含まれる前記第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子に対する前記制御信号に対する、前記第２スイッチングレグに含まれる前記第３スイッチング素子及び第４スイッチング素子に対する前記制御信号の位相の遅れ量を第２位相シフト量としたとき、
前記第１位相シフト量及び前記第２位相シフト量の少なくともいずれか一方を０とし、
前記第１位相シフト量を０まで減少させた後に、前記第２位相シフト量を０から増加させることによって、前記第１入出力端子対に入力される入力電圧よりも前記第２入出力端子対から出力される出力電圧が大きくなる昇圧動作から前記入力電圧よりも前記出力電圧が小さくなる降圧動作に切り替え、
前記第２位相シフト量を０まで減少させた後に、前記第１位相シフト量を０から増加させることによって、前記降圧動作から前記昇圧動作に切り替えることを特徴とする電力変換装置である。 The present invention for solving the above problems is as follows:
a first input/output terminal pair;
a second input/output terminal pair;
a DC/DC converter connected to the first input/output terminal pair and the second input/output terminal pair;
a control unit that controls the DC/DC converter;
has
The DC/DC converter is
a first switching leg having a first switching element and a second switching element connected in series via a first connection point, and connected to the first input/output terminal pair;
a second switching leg having a third switching element and a fourth switching element connected in series via a second connection point, and connected in parallel to the first switching leg;
a third switching leg having a fifth switching element and a seventh switching element connected in series via a third connection point, and connected to the second input/output terminal pair;
a fourth switching leg having a sixth switching element and an eighth switching element connected in series via a fourth connection point, and connected in parallel to the third switching leg;
a first energy storage conversion unit in which one winding of a transformer connected to the first connection point and the second connection point and a first reactor are connected in series;
a second energy storage conversion unit in which the other winding of the transformer connected to the third connection point and the fourth connection point and a second reactor are connected in series;
Equipped with
The control unit includes:
Turn on the first switching element, the second switching element, the third switching element, the fourth switching element, the fifth switching element, the sixth switching element, the seventh switching element, and the eighth switching element, respectively. Or output a control signal to turn OFF,
The control signal for the first switching element is a reference control signal,
When a control signal obtained by inverting the phase of the reference control signal is used as a reference inversion signal,
outputting the reference control signal as the control signal for the fourth switching element and the sixth switching element;
outputting the reference inversion signal as the control signal for the second switching element, the third switching element, and the eighth switching element;
A phase delay of the control signal for the sixth switching element and the eighth switching element included in the fourth switching leg with respect to the control signal for the third switching element and fourth switching element included in the second switching leg. Let the amount be the first phase shift amount,
A phase delay of the control signal for the third switching element and the fourth switching element included in the second switching leg with respect to the control signal for the first switching element and second switching element included in the first switching leg. When the amount is the second phase shift amount,
At least one of the first phase shift amount and the second phase shift amount is set to 0,
By increasing the second phase shift amount from 0 after decreasing the first phase shift amount to 0, the second input/output terminal pair is lower than the input voltage input to the first input/output terminal pair. switching from a step-up operation in which the output voltage output from the converter is increased to a step-down operation in which the output voltage is smaller than the input voltage;
The power conversion device is characterized in that the step-down operation is switched to the step-up operation by increasing the first phase shift amount from 0 after decreasing the second phase shift amount to 0.

本発明によれば、第１入出力端子対側を入力側、第２入出力端子対を出力側として、昇圧動作及び降圧動作のいずれにおいても、第１スイッチングレグ、第２スイッチングレグ及び第４スイッチングレグを構成するスイッチング素子、すわなち、昇降圧動作で同じ組合せのスイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦ制御によって電力変換を行っている。このため、スイッチング素子に対する制御信号を停止させることなく、第１位相シフト量及び第２位相シフト量の少なくともいずれか一方を０としつつ、これらの値を制御することにより、昇降圧動作をシームレスに切り替えることができるので、昇降圧の切替時における出力電圧の変動を抑制することができる。 According to the present invention, the first switching leg, the second switching leg, and the fourth Power conversion is performed by ON/OFF control of the switching elements constituting the switching legs, that is, the switching elements of the same combination in buck-boost operation. Therefore, by controlling these values while setting at least one of the first phase shift amount and the second phase shift amount to 0 without stopping the control signal to the switching element, the buck-boost operation can be performed seamlessly. Since switching is possible, fluctuations in the output voltage at the time of switching between step-up and step-up voltage can be suppressed.

また、本発明においては、
前記昇圧動作において、
前記制御部は、
前記第１スイッチング素子と前記第４スイッチング素子と前記第８スイッチング素子がＯＮされ、前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子と前記第５スイッチング素子と前記第６スイッチング素子と前記第７スイッチング素子がＯＦＦされる第１状態と、
前記第１スイッチング素子と前記第４スイッチング素子と前記第６スイッチング素子がＯＮされ、前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子と前記第５スイッチング素子と前記第７スイッチング素子と前記第８スイッチング素子がＯＦＦされる第２状態と、
前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子と前記第６スイッチング素子がＯＮされ、前記第１スイッチング素子と前記第４スイッチング素子と前記第５スイッチング素子と前記第７スイッチング素子と前記第８スイッチング素子がＯＦＦされる第３状態と、
前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子と前記第８スイッチング素子がＯＮされ、前記第１スイッチング素子と前記第４スイッチング素子と前記第５スイッチング素子と前記第６スイッチング素子と前記第７スイッチング素子がＯＦＦされる第４状態
と、
を順に遷移させ、
前記第１状態の期間に対応する前記第１位相シフト量を増加させることによって前記入力電圧に対する前記出力電圧の昇圧比を増加させるようにしてもよい。 Furthermore, in the present invention,
In the step-up operation,
The control unit includes:
The first switching element, the fourth switching element, and the eighth switching element are turned on, and the second switching element, the third switching element, the fifth switching element, the sixth switching element, and the seventh switching element are turned on. a first state in which is turned off;
The first switching element, the fourth switching element, and the sixth switching element are turned on, and the second switching element, the third switching element, the fifth switching element, the seventh switching element, and the eighth switching element are turned on. a second state in which is turned off;
The second switching element, the third switching element, and the sixth switching element are turned on, and the first switching element, the fourth switching element, the fifth switching element, the seventh switching element, and the eighth switching element are turned on. a third state in which the is turned off;
The second switching element, the third switching element, and the eighth switching element are turned on, and the first switching element, the fourth switching element, the fifth switching element, the sixth switching element, and the seventh switching element are turned on. a fourth state in which the is turned off;
transition in order,
The step-up ratio of the output voltage to the input voltage may be increased by increasing the first phase shift amount corresponding to the period of the first state.

これによれば、昇降圧動作をシームレスに切り替えることができるので、昇降圧の切替時における出力電圧の変動を抑制することができる。 According to this, it is possible to seamlessly switch the voltage step-up and step-down operation, and therefore, it is possible to suppress fluctuations in the output voltage when switching the voltage step-up and step-up.

また、本発明においては、
前記降圧動作において、
前記制御部は、
前記第１スイッチング素子と前記第４スイッチング素子と前記第６スイッチング素子がＯＮされ、前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子と前記第５スイッチング素子と前記第７スイッチング素子と前記第８スイッチング素子がＯＦＦされる第５状態と、
前記第２スイッチング素子と前記第４スイッチング素子と前記第６スイッチング素子がＯＮされ、前記第１スイッチング素子と前記第３スイッチング素子と前記５スイッチング素子と前記第７スイッチング素子と前記第８スイッチング素子がＯＦＦされる第６状態と、
前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子と前記第８スイッチング素子がＯＮされ、前記第１スイッチング素子と前記第４スイッチング素子と前記第５スイッチング素子と前記第６スイッチング素子と前記第７スイッチング素子がＯＦＦされる第７状態と、
前記第１スイッチング素子と前記第３スイッチング素子と前記第８スイッチング素子がＯＮされ、前記第２スイッチング素子と前記第４スイッチング素子と前記第５スイッチング素子と前記第６スイッチング素子と前記第７スイッチング素子がＯＦＦされる第８状態とを順に遷移させ、
前記第８状態の期間に対応する前記第２位相シフト量を増加させることによって前記入力電圧に対する前記出力電圧の降圧比を減少させるようにしてもよい。 Furthermore, in the present invention,
In the step-down operation,
The control unit includes:
The first switching element, the fourth switching element, and the sixth switching element are turned on, and the second switching element, the third switching element, the fifth switching element, the seventh switching element, and the eighth switching element are turned on. a fifth state in which the is turned off;
The second switching element, the fourth switching element, and the sixth switching element are turned on, and the first switching element, the third switching element, the fifth switching element, the seventh switching element, and the eighth switching element are turned on. a sixth state in which it is turned off;
The second switching element, the third switching element, and the eighth switching element are turned on, and the first switching element, the fourth switching element, the fifth switching element, the sixth switching element, and the seventh switching element are turned on. a seventh state in which the is turned off;
The first switching element, the third switching element, and the eighth switching element are turned on, and the second switching element, the fourth switching element, the fifth switching element, the sixth switching element, and the seventh switching element are turned on. and an eighth state in which the switch is turned off,
The step-down ratio of the output voltage to the input voltage may be decreased by increasing the second phase shift amount corresponding to the period of the eighth state.

これによれば、昇降圧動作をシームレスに切り替えることができるので、昇降圧の切替時における出力電圧の変動を抑制することができる。 According to this, it is possible to seamlessly switch the voltage step-up and step-down operation, and therefore, it is possible to suppress fluctuations in the output voltage when switching the voltage step-up and step-up.

また、本発明においては、
前記第５スイッチング素子及び前記第７スイッチング素子は、それぞれ逆並列に接続される第５ダイオード及び第８ダイオードとして、ボディダイオードを含み、
前記制御部は、
前記第５スイッチング素子及び前記第７スイッチング素子は、前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子とそれぞれ同じタイミングでＯＮするようにしてもよい。 Furthermore, in the present invention,
The fifth switching element and the seventh switching element each include a body diode as a fifth diode and an eighth diode connected in antiparallel, respectively,
The control unit includes:
The fifth switching element and the seventh switching element may be turned on at the same timing as the third switching element and the fourth switching element, respectively.

これによれば、第５スイッチング素子及び第７スイッチング素子に逆並列される第５ダイオード及び第７ダイオードとして、各スイッチング素子のボディダイオードを利用する場合に、順方向電圧降下が大きく、損失が多くなってしまうような半導体材を用いたスイッチング素子についても、ダイオードによる損失を低減することができるので、電力変換におけるエネルギー損失を低減することができる。 According to this, when the body diode of each switching element is used as the fifth diode and the seventh diode that are connected in antiparallel to the fifth switching element and the seventh switching element, the forward voltage drop is large and the loss is large. Even in a switching element using a semiconductor material that would otherwise be damaged, the loss due to the diode can be reduced, so the energy loss in power conversion can be reduced.

また、本発明は、
第１入出力端子対と、
第２入出力端子対と、
前記第１入出力端子対及び前記第２入出力端子対に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部と、
を有し、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、
第１接続点を介して直列接続された第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を有し、前記第１入出力端子対に接続された、第１スイッチングレグと、
第２接続点を介して直列接続された第３スイッチング素子及び第４スイッチング素子を有し、前記第１スイッチングレグに並列接続された、第２スイッチングレグと、
第３接続点を介して直列接続された第５スイッチング素子及び第７スイッチング素子を有し、前記第２入出力端子対に接続された、第３スイッチングレグと、
第４接続点を介して直列接続された第６スイッチング素子及び第８スイッチング素子を有し、前記第３スイッチングレグに並列接続された、第４スイッチングレグと、
前記第１接続点と前記第２接続点とに接続されたトランスの一方の巻線と第１リアクトルとが直列接続された第１エネルギー蓄積変換部と、
前記第３接続点と前記第４接続点とに接続された前記トランスの他方の巻線と第２リアクトルとが直列接続された第２エネルギー蓄積変換部と、
を備え、
前記制御部が、
前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、前記第４スイッチング素子、前記第５スイッチング素子、前記第６スイッチング素子、前記第７スイッチング素子及び前記第８スイッチング素子をそれぞれＯＮ又はＯＦＦする制御信号を出力し、
前記第１スイッチング素子に対する前記制御信号を基準制御信号とし、
前記基準制御信号の位相を反転した制御信号を基準反転信号としたとき、
前記第４スイッチング素子及び前記第６スイッチング素子に対する前記制御信号として前記基準制御信号を出力し、
前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子及び第８スイッチング素子に対する前記制御信号として前記基準反転信号を出力する電力変換装置における電力変換方法であって、
前記第２スイッチングレグに含まれる前記第３スイッチング素子及び第４スイッチング素子に対する前記制御信号に対する、前記第４スイッチングレグに含まれる前記第６スイッチング素子及び第８スイッチング素子に対する前記制御信号の位相の遅れ量を第１位相シフト量とし、
前記第１スイッチングレグに含まれる前記第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子に対する前記制御信号に対する、前記第２スイッチングレグに含まれる前記第３スイッチング素子及び第４スイッチング素子に対する前記制御信号の位相の遅れ量を第２位相シフト量としたとき、
少なくともいずれか一方が０である前記第１位相シフト量及び前記第２位相シフト量に対して、
前記第１位相シフト量を０まで減少させる第１ステップと、
前記第２位相シフト量を０から増加させる第２ステップとを、
を含む、前記第１入出力端子対に入力される入力電圧よりも前記第２入出力端子対から出力される出力電圧が大きくなる昇圧動作から前記入力電圧よりも前記出力電圧が小さくなる降圧動作への第１切替ステップと、
前記第２位相シフト量を０まで減少させる第３ステップと、
前記第１位相シフト量を０から増加させる第４ステップとを、
を含む、前記降圧動作から前記昇圧動作への第２切替ステップと、
を有する電力変換方法である。 Moreover, the present invention
a first input/output terminal pair;
a second input/output terminal pair;
a DC/DC converter connected to the first input/output terminal pair and the second input/output terminal pair;
a control unit that controls the DC/DC converter;
has
The DC/DC converter is
a first switching leg having a first switching element and a second switching element connected in series via a first connection point, and connected to the first input/output terminal pair;
a second switching leg having a third switching element and a fourth switching element connected in series via a second connection point, and connected in parallel to the first switching leg;
a third switching leg having a fifth switching element and a seventh switching element connected in series via a third connection point, and connected to the second input/output terminal pair;
a fourth switching leg having a sixth switching element and an eighth switching element connected in series via a fourth connection point, and connected in parallel to the third switching leg;
a first energy storage conversion unit in which one winding of a transformer connected to the first connection point and the second connection point and a first reactor are connected in series;
a second energy storage conversion unit in which the other winding of the transformer connected to the third connection point and the fourth connection point and a second reactor are connected in series;
Equipped with
The control section,
Turn on the first switching element, the second switching element, the third switching element, the fourth switching element, the fifth switching element, the sixth switching element, the seventh switching element, and the eighth switching element, respectively. Or output a control signal to turn OFF,
The control signal for the first switching element is a reference control signal,
When a control signal obtained by inverting the phase of the reference control signal is used as a reference inversion signal,
outputting the reference control signal as the control signal for the fourth switching element and the sixth switching element;
A power conversion method in a power conversion device that outputs the reference inverted signal as the control signal for the second switching element, the third switching element, and the eighth switching element,
A phase delay of the control signal for the sixth switching element and the eighth switching element included in the fourth switching leg with respect to the control signal for the third switching element and fourth switching element included in the second switching leg. Let the amount be the first phase shift amount,
A phase delay of the control signal for the third switching element and the fourth switching element included in the second switching leg with respect to the control signal for the first switching element and second switching element included in the first switching leg. When the amount is the second phase shift amount,
For the first phase shift amount and the second phase shift amount, at least one of which is 0,
a first step of reducing the first phase shift amount to 0;
a second step of increasing the second phase shift amount from 0;
From a step-up operation in which the output voltage output from the second input/output terminal pair is higher than the input voltage input to the first input/output terminal pair to a step-down operation in which the output voltage is lower than the input voltage. a first switching step to
a third step of reducing the second phase shift amount to 0;
a fourth step of increasing the first phase shift amount from 0;
a second switching step from the step-down operation to the step-up operation,
This is a power conversion method having the following steps.

本発明によれば、第１入出力端子対側を入力側、第２入出力端子対を出力側として、昇圧動作及び降圧動作のいずれにおいても、第１スイッチングレグ、第２スイッチングレグ及び第４スイッチングレグを構成するスイッチング素子、すわなち、昇降圧動作で同じ組合せのスイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦ制御によって電力変換を行っている。このため、スイッチング素子に対する制御信号を停止させることなく、第１位相シフト量及び第２位相シフト量の少なくともいずれか一方を０としつつ、第１位相シフト量を０まで減少させる第１ステップと、第２位相シフト量を０から増加させる第２ステップとを、を含む、昇圧動作から降圧動作への第１切替ステップと、第２位相シフト量を０まで減少させる第３ステップと、第１位相シフト量を０から増加させる第４ステップとを、を含む、降圧動作から昇圧動作への第２切替ステップとにより、昇降圧動作をシームレスに切り替えることができるので、昇降圧の切替時における出力電圧の変動を抑制することができる。 According to the present invention, the first switching leg, the second switching leg, and the fourth Power conversion is performed by ON/OFF control of the switching elements constituting the switching legs, that is, the switching elements of the same combination in buck-boost operation. Therefore, a first step of reducing the first phase shift amount to 0 while setting at least one of the first phase shift amount and the second phase shift amount to 0 without stopping the control signal to the switching element; a second step of increasing the second phase shift amount from 0; a first switching step from step-up operation to step-down operation; a third step of decreasing the second phase shift amount to 0; By the fourth step of increasing the shift amount from 0 and the second switching step from buck operation to boost operation, the buck-boost operation can be seamlessly switched, so that the output voltage at the time of switching between buck-boost and fluctuations can be suppressed.

本発明によれば、昇降圧の切替時における出力電圧の変動を抑制することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to suppress fluctuations in the output voltage when switching between step-up and step-up voltage.

本発明の実施例における電力変換装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a power conversion device in an embodiment of the present invention. 本発明の実施例における電力変換装置の基本動作のタイミングチャートである。It is a timing chart of the basic operation of the power conversion device in the example of the present invention. 本発明の実施例における電力変換装置の基本動作における電流の経路を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing current paths in the basic operation of the power conversion device in the embodiment of the present invention. 本発明の実施例における電力変換装置の基本動作における電流の他の経路を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing other paths of current in the basic operation of the power conversion device in the embodiment of the present invention. 本発明の実施例における電力変換装置の昇圧動作のタイミングチャートである。5 is a timing chart of boosting operation of the power conversion device in the embodiment of the present invention. 本発明の実施例における電力変換装置の昇圧動作における電流の経路を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing current paths during boosting operation of the power conversion device in the embodiment of the present invention. 本発明の実施例における電力変換装置の昇圧動作における電流の他の経路を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another path of current in the boosting operation of the power conversion device in the embodiment of the present invention. 本発明の実施例における電力変換装置の昇圧動作における電流の他の経路を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another path of current in the boosting operation of the power conversion device in the embodiment of the present invention. 本発明の実施例における電力変換装置の昇圧動作における電流の他の経路を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another path of current in the boosting operation of the power conversion device in the embodiment of the present invention. 本発明の実施例における電力変換装置の降圧動作のタイミングチャートである。5 is a timing chart of a step-down operation of the power conversion device in an embodiment of the present invention. 本発明の実施例における電力変換装置の降圧動作における電流の経路を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing current paths in step-down operation of the power conversion device in the embodiment of the present invention. 本発明の実施例における電力変換装置の降圧動作における電流の他の経路を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another path of current in the step-down operation of the power converter according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施例における電力変換装置の降圧動作における電流の他の経路を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another path of current in the step-down operation of the power converter according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施例における電力変換装置の降圧動作における電流の他の経路を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another path of current in the step-down operation of the power converter according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施例における電力変換装置の昇降圧制御のフローチャートである。It is a flowchart of step-up/down control of the power conversion device in the example of the present invention. 従来例における電力変換装置の昇圧動作のタイミングチャートである。5 is a timing chart of a boosting operation of a power conversion device in a conventional example. 従来例における電力変換装置の昇圧動作における電流の経路を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a current path in a boosting operation of a power conversion device in a conventional example. 従来例における電力変換装置の昇圧動作における電流の他の経路を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another path of current in the step-up operation of the power conversion device in the conventional example. 従来例における電力変換装置の昇圧動作における電流の他の経路を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another path of current in the step-up operation of the power conversion device in the conventional example. 従来例における電力変換装置の昇圧動作における電流の他の経路を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another path of current in the step-up operation of the power conversion device in the conventional example. 従来例における電力変換装置の降圧動作のタイミングチャートである。3 is a timing chart of a step-down operation of a power conversion device in a conventional example. 従来例における電力変換装置の降圧動作における電流の経路を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a current path in a step-down operation of a power conversion device in a conventional example. 従来例における電力変換装置の降圧動作における電流の他の経路を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another path of current in the step-down operation of the power conversion device in the conventional example. 従来例における電力変換装置の降圧動作における電流の他の経路を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another path of current in the step-down operation of the power conversion device in the conventional example. 従来例における電力変換装置の降圧動作における電流の他の経路を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another path of current in the step-down operation of the power conversion device in the conventional example.

〔適用例〕
以下、本発明の適用例について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明が適用される電力変換装置１の概略構成図である。
電力変換装置１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０と制御ユニット２０と２対の入出力端子対１３（１３ｐ、１３ｍ）及び入出力端子対１４（１４ｐ、１４ｍ）とを備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、第１巻線Ｗｎ１及び第２巻線Ｗｎ２を含むトランスＴＲ、第１リアクトルＬｒ１及び第２リアクトルＬｒ２並びに第１フルブリッジ回路１１及び第２フルブリッジ回路１２を主要構成要素とした絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータである。 [Application example]
Application examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power conversion device 1 to which the present invention is applied.
The power conversion device 1 includes a DC/DC converter 10, a control unit 20, and two input/output terminal pairs 13 (13p, 13m) and an input/output terminal pair 14 (14p, 14m). The main components of the DC/DC converter 10 are a transformer TR including a first winding Wn1 and a second winding Wn2, a first reactor Lr1 and a second reactor Lr2, and a first full-bridge circuit 11 and a second full-bridge circuit 12. This is an isolated bidirectional DC/DC converter.

第１フルブリッジ回路１１は、直列接続された第１スイッチング素子ＳＷ１及び第２スイッチング素子ＳＷ２を有する第１スイッチングレグＬ１と、直列接続された第３スイッチング素子ＳＷ３及び第４スイッチング素子ＳＷ４を有する第２スイッチングレグＬ２と、を備える。図示してあるように、各スイッチングレグ（以下、単にレグという。）の第ｎスイッチング素子ＳＷｎ（ｎ＝１～４）の端子間には、ダイオードＤｎが並列に接続されている。また、各レグは、第１入出力端子対１３と接続されており、第１レグＬ１の、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第２スイッチング素子ＳＷ２間の接続点ｐ１は、第１リアクトルＬｒ１を介してトランスＴＲの第１巻線Ｗｎ１の一端に接続されている。そして、第２レグＬ２の、第３スイッチング素子ＳＷ３及び第４スイッチング素子ＳＷ４間の接続点ｐ２は、トランスＴＲの第１巻線Ｗｎ１の他端に接続されている。ここでは、第１リアクトルＬｒ１及び第１巻線Ｗｎ１が、本発明の第１エネルギー蓄積変換部に対応する。 The first full-bridge circuit 11 includes a first switching leg L1 having a first switching element SW1 and a second switching element SW2 connected in series, and a first switching leg L1 having a third switching element SW3 and a fourth switching element SW4 connected in series. 2 switching leg L2. As shown in the figure, a diode Dn is connected in parallel between the terminals of the n-th switching element SWn (n=1 to 4) of each switching leg (hereinafter simply referred to as leg). Further, each leg is connected to the first input/output terminal pair 13, and the connection point p1 between the first switching element SW1 and the second switching element SW2 of the first leg L1 is connected to the first input/output terminal pair 13 through the first reactor Lr1. It is connected to one end of the first winding Wn1 of the transformer TR. A connection point p2 between the third switching element SW3 and the fourth switching element SW4 of the second leg L2 is connected to the other end of the first winding Wn1 of the transformer TR. Here, the first reactor Lr1 and the first winding Wn1 correspond to the first energy storage conversion section of the present invention.

第２フルブリッジ回路１２は、直列接続された第５スイッチング素子ＳＷ５及び第７スイッチング素子ＳＷ７を有する第３レグＬ３と、直列接続された第６スイッチング素子ＳＷ６及び第８スイッチング素子ＳＷ８を有する第４レグＬ４と、を備える。図示してあるように、各レグの第ｎスイッチング素子ＳＷｎ（ｎ＝５～８）の端子間には、ダイオードＤｎが並列に接続されている。また、第３レグＬ３、第４レグＬ４は、いずれも、第２入出力端子１４と接続されている。そして、第３レグＬ３の、第５スイッチング素子ＳＷ５及び第７スイッチング素子ＳＷ７間の接続点ｐ３は、第２リアクトルＬｒ２を介してトランスＴＲの第２巻線Ｗｎ２の一端に接続され、第４レグＬ４の、第６スイッチング素子ＳＷ６及び第８スイッチング素子ＳＷ８間の接続点ｐ４は、トランスＴＲの第２巻線Ｗｎ２の他端に接続されている。ここでは、第２リアクトルＬｒ２及び第２巻線Ｗｎ２が、本発明の第２エネルギー蓄積変換部に対応する。なお、ここでは、トランスＴＲの第１巻線Ｗｎ１と第２巻線Ｗｎ２との巻数比は１：１である。 The second full bridge circuit 12 includes a third leg L3 having a fifth switching element SW5 and a seventh switching element SW7 connected in series, and a fourth leg L3 having a sixth switching element SW6 and an eighth switching element SW8 connected in series. Leg L4. As shown in the figure, a diode Dn is connected in parallel between the terminals of the n-th switching element SWn (n=5 to 8) of each leg. Further, both the third leg L3 and the fourth leg L4 are connected to the second input/output terminal 14. The connection point p3 between the fifth switching element SW5 and the seventh switching element SW7 of the third leg L3 is connected to one end of the second winding Wn2 of the transformer TR via the second reactor Lr2. A connection point p4 between the sixth switching element SW6 and the eighth switching element SW8 of L4 is connected to the other end of the second winding Wn2 of the transformer TR. Here, the second reactor Lr2 and the second winding Wn2 correspond to the second energy storage conversion section of the present invention. Note that here, the turn ratio between the first winding Wn1 and the second winding Wn2 of the transformer TR is 1:1.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０には、第１リアクトルＬｒ１及び第２リアクトルＬｒ２を流れる電流の大きさをそれぞれ測定するための電流センサ１５ｐ、１５ｓが取り付けられている。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０には、入出力電圧や入出力電流の大きさを測定するための各種センサ（図示略）も取り付けられている。 Current sensors 15p and 15s are attached to the DC/DC converter 10 to measure the magnitude of the current flowing through the first reactor Lr1 and the second reactor Lr2, respectively. Note that various sensors (not shown) are also attached to the DC/DC converter 10 for measuring the magnitude of input/output voltage and input/output current.

制御ユニット２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０内の各スイッチング素子への制御信号のレベルを変更することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０（ＤＣ／ＤＣコンバータ１０内の各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ）を制御するユニットである。以下、第ｎスイッチング素子ＳＷｎ（ｎ＝１～８）用の制御信号のことを、制御信号Ｇｎと表記する。 The control unit 20 controls the DC/DC converter 10 (ON/OFF of each switching element in the DC/DC converter 10) by changing the level of the control signal to each switching element in the DC/DC converter 10. It is a unit that does Hereinafter, the control signal for the n-th switching element SWn (n=1 to 8) will be referred to as a control signal Gn.

本発明の適用例である電力変換装置１と対比するために、本発明の適用例である電力変換装置１と同じ構成のＤＣ／ＤＣコンバータ１０を有する従来例に係る電力変換装置における昇圧及び降圧動作について以下に説明する。図１６は、従来例に係る電力変換装置の昇圧動作時のスイッチング素子Ｓ１～Ｓ６に対する制御信号Ｇｎ（ｎ＝１～６）のタイミングチャートを示す。スイッチング素子ＳＷ７及びＳＷ８は常にＯＦＦにされるため表記を省略している。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、ｍｏｄｅ３１、ｍｏｄｅ３２、ｍｏｄｅ３３及びｍｏｄｅ３４の４つのモードの遷移を周期Ｔで繰り返す。制御信号Ｇｎ（１～６）は、制御信号Ｇｎの電圧がハイレベルになったときにスイッチング素子ＳＷｎがＯＮとなり、制御信号Ｇｎの電圧がローレベルになったときにスイッチング素子がＯＦＦとなる。 In order to compare with the power conversion device 1 which is an application example of the present invention, step-up and step-down in a power conversion device according to a conventional example having a DC/DC converter 10 having the same configuration as the power conversion device 1 which is an application example of the present invention. The operation will be explained below. FIG. 16 shows a timing chart of control signals Gn (n=1 to 6) for switching elements S1 to S6 during boost operation of a power converter according to a conventional example. Switching elements SW7 and SW8 are omitted because they are always turned off. At this time, the DC/DC converter 10 repeats transitions between four modes, mode31, mode32, mode33, and mode34, at a cycle T. Regarding the control signal Gn (1 to 6), when the voltage of the control signal Gn becomes a high level, the switching element SWn is turned on, and when the voltage of the control signal Gn becomes a low level, the switching element is turned off.

ｍｏｄｅ３１、ｍｏｄｅ３２、ｍｏｄｅ３３及びｍｏｄｅ３４におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１０の一次側、二次側の電流経路を図１７、図１８、図１９及び図２０にそれぞれ示す。
図１７に示すように、ｍｏｄｅ３１では、トランスＴＲの一次側に入力電圧が印加され、トランスＴＲの二次側が短絡され、第１リアクトルＬｒ１と第２リアクトルＬｒ２にエネルギーが蓄えられる。図１８に示すように、ｍｏｄｅ３２では、トランスＴＲの一次側に入力電圧が印加され、トランスＴＲの二次側はダイオードＤ６及びダイオードＤ７を介して、コンデンサＣに接続される。このため、ｍｏｄｅ３１において第１リアクトルＬｒ１と第２リアクトルＬｒ２に蓄積されたエネルギーを用いて、入出力端子対１３から入出力端子対１４にエネルギーが供給される。このとき、第１リアクトルＬｒ１と第２リアクトルＬｒ２の起電力が入力電圧に加わるので、昇圧動作となる。 Current paths on the primary side and secondary side of the DC/DC converter 10 in mode31, mode32, mode33, and mode34 are shown in FIGS. 17, 18, 19, and 20, respectively.
As shown in FIG. 17, in mode31, an input voltage is applied to the primary side of the transformer TR, the secondary side of the transformer TR is short-circuited, and energy is stored in the first reactor Lr1 and the second reactor Lr2. As shown in FIG. 18, in mode32, an input voltage is applied to the primary side of the transformer TR, and the secondary side of the transformer TR is connected to the capacitor C via the diode D6 and the diode D7. Therefore, energy is supplied from the input/output terminal pair 13 to the input/output terminal pair 14 using the energy accumulated in the first reactor Lr1 and the second reactor Lr2 in mode31. At this time, the electromotive forces of the first reactor Lr1 and the second reactor Lr2 are added to the input voltage, resulting in a boost operation.

図１９に示すｍｏｄｅ３３における電流経路は、ｍｏｄｅ３１における電流経路とトランスＴＲの一次側及び二次側で電圧の極性を入れ替えたものとなっている。また、図２０に示すｍｏｄｅ３４における電流経路は、ｍｏｄｅ３２における電流経路とトランスＴＲの一次側及び二次側で電圧の極性を入れ替えたものとなっている。このため、ｍｏｄｅ３３及びｍｏｄｅ３４では、上述のｍｏｄｅ３１及びｍｏｄｅ３２と同様の昇圧動作が行われる。この従来例では、ｍｏｄｅ３１及びｍｏｄｅ３３、すなわち、制御信号Ｇ５及びＧ６がＯＮされる時間の長さに応じて昇圧比が調整される。 The current path in mode 33 shown in FIG. 19 is the current path in mode 31, and the polarity of the voltage on the primary side and secondary side of the transformer TR is switched. Further, the current path in mode 34 shown in FIG. 20 is the same as the current path in mode 32, with the polarity of the voltage on the primary side and secondary side of the transformer TR swapped. Therefore, in modes 33 and 34, the same boosting operation as in modes 31 and 32 described above is performed. In this conventional example, the step-up ratio is adjusted according to the length of time in which the control signals G5 and G6 are turned on in modes 31 and 33, that is, the control signals G5 and G6.

図２１は、本発明の適用例である電力変換装置１と同じ構成のＤＣ／ＤＣコンバータ１０を有する従来例に係る電力変換装置の降圧動作時のスイッチング素子Ｓ１～Ｓ６に対する制御信号Ｇｎ（ｎ＝１～６）のタイミングチャートを示す。スイッチング素子Ｓ７及びＳ８は常にＯＦＦにされるため表記を省略している。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、ｍｏｄｅ４１、ｍｏｄｅ４２、ｍｏｄｅ４３及びｍｏｄｅ４４の４つのモードの遷移を周期Ｔで繰り返す。 FIG. 21 shows a control signal Gn (n= 1 to 6) are shown. Switching elements S7 and S8 are omitted because they are always turned off. At this time, the DC/DC converter 10 repeats transitions between four modes, mode41, mode42, mode43, and mode44, at a cycle T.

ｍｏｄｅ４１、ｍｏｄｅ４２、ｍｏｄｅ４３及びｍｏｄｅ４４におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１０の一次側、二次側の電流経路を図２２、図２３、図２４及び図２５にそれぞれ
示す。
図２２に示すように、ｍｏｄｅ４１では、トランスＴＲの一次側に入力電圧が印加され、トランスＴＲの二次側はコンデンサＣに接続される。トランスＴＲの二次側にエネルギーを送るとともに、第１リアクトルＬｒ１と第２リアクトルＬｒ２にエネルギーを蓄える。トランスＴＲの一次側よりも二次側の電圧が低くないと電流が流れないので、降圧動作となる。図２３に示すように、ｍｏｄｅ４２では、トランスＴＲの一次側が短絡され、トランスＴＲの二次側コンデンサＣに接続される。ｍｏｄｅ４１において第１リアクトルＬｒ１に蓄積されたエネルギーがトランスＴＲの二次側に送られ、第２リアクトルＬｒ２に蓄積されたエネルギーとともに二次側コンデンサＣに供給される。 Current paths on the primary side and secondary side of the DC/DC converter 10 in mode41, mode42, mode43, and mode44 are shown in FIGS. 22, 23, 24, and 25, respectively.
As shown in FIG. 22, in mode 41, an input voltage is applied to the primary side of the transformer TR, and the secondary side of the transformer TR is connected to the capacitor C. Energy is sent to the secondary side of the transformer TR, and energy is stored in the first reactor Lr1 and the second reactor Lr2. Since current will not flow unless the voltage on the secondary side of the transformer TR is lower than the voltage on the primary side, step-down operation is performed. As shown in FIG. 23, in mode 42, the primary side of the transformer TR is short-circuited and connected to the secondary side capacitor C of the transformer TR. In mode41, the energy stored in the first reactor Lr1 is sent to the secondary side of the transformer TR, and is supplied to the secondary side capacitor C together with the energy stored in the second reactor Lr2.

図２４に示すｍｏｄｅ４３における電流経路は、ｍｏｄｅ４１における電流経路とトランスＴＲの一次側及び二次側で電圧の極性を入れ替えたものとなっている。また、図２５に示すｍｏｄｅ４４における電流経路は、ｍｏｄｅ４２における電流経路とトランスＴＲの一次側及び二次側で電圧の極性を入れ替えたものとなっている。このため、ｍｏｄｅ４３及びｍｏｄｅ４４では、上述のｍｏｄｅ４１及びｍｏｄｅ４２と同様の降圧動作が行われる。この従来例では、ｍｏｄｅ４１及びｍｏｄｅ４３の時間が長いほど出力電圧が高くなる。 The current path in mode 43 shown in FIG. 24 is the current path in mode 41, and the polarity of the voltage on the primary side and secondary side of the transformer TR is switched. Furthermore, the current path in mode 44 shown in FIG. 25 is the same as the current path in mode 42, with the polarity of the voltage on the primary side and secondary side of the transformer TR swapped. Therefore, in modes 43 and 44, the same voltage step-down operation as in modes 41 and 42 described above is performed. In this conventional example, the longer the time in mode41 and mode43, the higher the output voltage becomes.

このように、従来例の電力変換装置では、第１入出力端子対１３側を一次側、第２入出力端子対１４を二次側として昇圧動作を行う場合には、図１６に示すように、二次側である第２フルブリッジ回路１２では、第３レグＬ３に含まれるスイッチング素子ＳＷ５と第４レグＬ４に含まれるスイッチング素子ＳＷ６がＯＮ・ＯＦＦ制御される。そして、従来例の電力変換装置において、第１入出力端子対１３側を一次側、第２入出力端子対１４を二次側として降圧動作を行う場合には、第２フルブリッジ回路１２では、スイッチング素子ＳＷ５及びＳＷ６はいずれもＯＦＦ制御が維持される。なお、第１入出力端子対１３側を一次側、第２入出力端子対１４を二次側として昇圧動作及び降圧動作において、第３レグＬ３に含まれるスイッチング素子ＳＷ７と第４レグＬ４に含まれるスイッチング素子ＳＷ８は、ＯＦＦ制御が維持されている。 In this way, in the conventional power conversion device, when performing a boost operation with the first input/output terminal pair 13 side as the primary side and the second input/output terminal pair 14 as the secondary side, as shown in FIG. In the second full bridge circuit 12, which is the secondary side, the switching element SW5 included in the third leg L3 and the switching element SW6 included in the fourth leg L4 are ON/OFF controlled. In the conventional power conversion device, when performing step-down operation with the first input/output terminal pair 13 side as the primary side and the second input/output terminal pair 14 as the secondary side, in the second full bridge circuit 12, Switching elements SW5 and SW6 are both maintained in an OFF control. Note that in step-up and step-down operations with the first input/output terminal pair 13 side as the primary side and the second input/output terminal pair 14 as the secondary side, the switching element SW7 included in the third leg L3 and the switching element SW7 included in the fourth leg L4 The switching element SW8 is maintained in an OFF control.

一方、本発明の適用例である電力変換装置１では、第１入出力端子対１３側を一次側、第２入出力端子対１４を二次側として昇圧動作を行う場合には、図５に示すように、二次側である第２フルブリッジ回路１２では、第４レグＬ４に含まれるスイッチング素子ＳＷ６及びＳＷ８をＯＮ・ＯＦＦ制御している。また、電力変換装置１では、第１入出力端子対１３側を一次側、第２入出力端子対１４を二次側として降圧動作を行う場合にも、図１０に示すように、二次側である第２フルブリッジ回路１２では、第４レグＬ４に含まれるスイッチング素子ＳＷ６及びＳＷ８をＯＮ・ＯＦＦ制御している。なお、電力変換装置１において、第１入出力端子対１３側を一次側、第２入出力端子対１３を二次側として昇圧動作及び降圧動作において、第３レグＬ３に含まれるスイッチング素子ＳＷ５及びＳＷ７は、ＯＦＦ制御が維持されている。このように、電力変換装置１において、第１入出力端子対１３側を一次側、第２入出力端子対１４を二次側として、昇圧動作及び降圧動作を行う場合のいずれにおいても、第２フルブリッジ回路１２では、第４レグＬ４に含まれるスイッチング素子ＳＷ６及びＳＷ８をＯＮ・ＯＦＦ制御し、第３レグＬ３に含まれるスイッチング素子ＳＷ５及びＳＷ７はＯＦＦ制御が維持されている。 On the other hand, in the power conversion device 1 which is an application example of the present invention, when performing a step-up operation with the first input/output terminal pair 13 side as the primary side and the second input/output terminal pair 14 as the secondary side, as shown in FIG. As shown, the second full bridge circuit 12 on the secondary side controls ON/OFF of switching elements SW6 and SW8 included in the fourth leg L4. In addition, in the power conversion device 1, even when performing step-down operation with the first input/output terminal pair 13 side as the primary side and the second input/output terminal pair 14 side as the secondary side, as shown in FIG. 10, the secondary side The second full bridge circuit 12 controls ON/OFF of switching elements SW6 and SW8 included in the fourth leg L4. In addition, in the power conversion device 1, in the step-up operation and step-down operation with the first input/output terminal pair 13 side as the primary side and the second input/output terminal pair 13 as the secondary side, the switching elements SW5 and SW7 is kept under OFF control. In this way, in the power converter 1, in both the step-up operation and the step-down operation with the first input/output terminal pair 13 side as the primary side and the second input/output terminal pair 14 as the secondary side, the second In the full bridge circuit 12, switching elements SW6 and SW8 included in the fourth leg L4 are controlled to turn on and off, and switching elements SW5 and SW7 included in the third leg L3 are maintained in an OFF control.

電力変換装置１では、図１５に示すように、第１入出力端子対１３側を一次側、第２入出力端子対１４を二次側として、降圧動作から昇圧動作に切り替える場合には、第１レグＬ１に対する第２レグＬ２の位相遅れ量であるＴｂｕｋ（図１０参照）を０まで減少させる。そして、第２レグＬ２に対する第４レグＬ４の位相遅れ量であるＴｂｓｔとＴｂｕｋに対してＴｂｕｋ＝Ｔｂｓｔ＝０である基本動作（図２参照）を経て、Ｔｂｕｋを０に維持しつつＴｂｓｔを０から所望の値に調整する。さらに、第１入出力端子対１３側を一次
側、第２入出力端子対１４を二次側として、昇圧動作から降圧動作に切り替える場合には、Ｔｂｓｔを０まで減少させる。そして、基本動作を経て、Ｔｂｓｔを０に維持しつつＴｂｕｋを０から所望の値に調整する。 In the power conversion device 1, as shown in FIG. 15, when switching from buck operation to boost operation with the first input/output terminal pair 13 side as the primary side and the second input/output terminal pair 14 as the secondary side, Tbuk (see FIG. 10), which is the phase delay amount of the second leg L2 with respect to the first leg L1, is reduced to zero. Then, through the basic operation (see FIG. 2) where Tbuk=Tbst=0 for Tbst and Tbuk, which is the phase delay amount of the fourth leg L4 with respect to the second leg L2, Tbst is set to 0 while maintaining Tbuk at 0. to the desired value. Furthermore, when switching from step-up operation to step-down operation with the first input/output terminal pair 13 side set as the primary side and the second input/output terminal pair 14 side set as the secondary side, Tbst is decreased to 0. Then, through basic operations, Tbuk is adjusted from 0 to a desired value while maintaining Tbst at 0.

このように、本発明の適用例である電力変換装置１では、第１入出力端子対１３側を一次側、第２入出力端子対１４を二次側として、昇圧動作及び降圧動作のいずれにおいても、第１レグ、第２レグ及び第４レグを構成するスイッチング素子、すわなち、昇降圧動作で同じ組合せのスイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦ制御によって電力変換を行っている。このため、スイッチング素子に対する制御信号を停止させることなく、Ｔｂｕｋ及びＴｂｓｔの少なくともいずれか一方を０としつつ、これらの値を制御することにより、昇降圧動作をシームレスに切り替えることができ、出力電圧の変動を抑制することができる。 As described above, in the power conversion device 1 which is an application example of the present invention, the first input/output terminal pair 13 side is the primary side, and the second input/output terminal pair 14 is the secondary side, and in both the step-up operation and the step-down operation. Also, power conversion is performed by ON/OFF control of the switching elements constituting the first leg, the second leg, and the fourth leg, that is, the switching elements of the same combination in buck-boost operation. Therefore, by controlling these values while setting at least one of Tbuk and Tbst to 0 without stopping the control signal to the switching element, the buck-boost operation can be seamlessly switched, and the output voltage can be changed. Fluctuations can be suppressed.

〔実施例１〕
以下では、本発明の実施例に係る電力変換装置１について、図面を用いて、より詳細に説明する。 [Example 1]
Below, a power conversion device 1 according to an embodiment of the present invention will be described in more detail using the drawings.

＜電力変換装置の構成＞
図１に、本発明の実施形態に係る電力変換装置１の概略構成を示す。
本実施形態に係る電力変換装置１は、双方向の電力変換が可能な装置である。図示してあるように、電力変換装置１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０と制御ユニット２０と２対の入出力端子対１３（１３ｐ、１３ｍ）及び入出力端子対１４（１４ｐ、１４ｍ）とを備える。なお、入出力端子対１３及び１４においても、入出力端子１３ｐ、１４ｐが、高電位側の入出力端子であり、入出力端子１３ｍ、１４ｍが、低電位側の入出力端子である。 <Configuration of power converter>
FIG. 1 shows a schematic configuration of a power conversion device 1 according to an embodiment of the present invention.
The power conversion device 1 according to this embodiment is a device capable of bidirectional power conversion. As illustrated, the power conversion device 1 includes a DC/DC converter 10, a control unit 20, two input/output terminal pairs 13 (13p, 13m), and an input/output terminal pair 14 (14p, 14m). . Note that also in the input/output terminal pairs 13 and 14, the input/output terminals 13p and 14p are input/output terminals on the high potential side, and the input/output terminals 13m and 14m are input/output terminals on the low potential side.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、トランスＴＲ、２つのリアクトルＬｒ１及びＬｒ２及び２つのフルブリッジ回路１１及び１２を主要構成要素とした絶縁型双方向ＤＣ／ＤＣコンバータである。以下、図１における左側のフルブリッジ回路１１、右側のフルブリッジ回路１２のことを、それぞれ、第１フルブリッジ回路１１、第２フルブリッジ回路１２と表記する。同様に、図１における左側及び右側のリアクトルＬｒ１及びＬｒ２のことを、それぞれ、第１リアクトルＬｒ１、第２リアクトルＬｒ２と表記し、トランスＴＲの図１における左側の巻線Ｗｎ１、右側の巻線Ｗｎ２のことを、それぞれ、第１巻線Ｗｎ１、第２巻線Ｗｎ２と表記する。また、図１における左側及び右側の各入出力端子対１３（１３ｐ、１３ｍ）及び入出力端子対１４（１４ｐ、１４ｍ）のことを、それぞれ、第１入出力端子対１３、第２入出力端子対１４と表記する。第１リアクトルＬｒ１及び第２リアクトルＬｒ２は、トランスＴＲの第１巻線Ｗｎ１及び第２巻線Ｗｎ２の漏れインダクタンスを利用してもよい。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０のトランスＴＲは、巻数比が１：１のものでなくても良い。ただし、以下では、トランスＴＲの巻数比が１：１であるものとして、電力変換装置１の構成及び動作を説明する。 The DC/DC converter 10 is an isolated bidirectional DC/DC converter whose main components include a transformer TR, two reactors Lr1 and Lr2, and two full bridge circuits 11 and 12. Hereinafter, the full-bridge circuit 11 on the left side and the full-bridge circuit 12 on the right side in FIG. 1 will be referred to as a first full-bridge circuit 11 and a second full-bridge circuit 12, respectively. Similarly, the left and right reactors Lr1 and Lr2 in FIG. 1 are respectively expressed as a first reactor Lr1 and a second reactor Lr2, and the left winding Wn1 and the right winding Wn2 of the transformer TR in FIG. are respectively written as a first winding Wn1 and a second winding Wn2. In addition, the left and right input/output terminal pairs 13 (13p, 13m) and input/output terminal pairs 14 (14p, 14m) in FIG. 1 are respectively referred to as the first input/output terminal pair 13 and the second input/output terminal pair. It is written as pair 14. The first reactor Lr1 and the second reactor Lr2 may utilize the leakage inductance of the first winding Wn1 and the second winding Wn2 of the transformer TR. Note that the transformer TR of the DC/DC converter 10 does not have to have a turns ratio of 1:1. However, below, the configuration and operation of the power converter 1 will be described assuming that the turns ratio of the transformer TR is 1:1.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の第１フルブリッジ回路１１は、直列接続された第１スイッチング素子ＳＷ１及び第２スイッチング素子ＳＷ２を有する第１レグＬ１と、直列接続された第３スイッチング素子ＳＷ３及び第４スイッチング素子ＳＷ４を有する第２レグＬ２と、を備える。図示してあるように、各レグの第ｎスイッチング素子ＳＷｎ（ｎ＝１～４）の端子間には、第ｎダイオードＤｎ（ｎ＝１～４）が並列に接続されている。また、各レグは、第１入出力端子対１３と接続されており、第１レグＬ１の、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第２スイッチング素子ＳＷ２間の接続点ｐ１は、第１リアクトルＬｒ１を介してトランスＴＲの第１巻線Ｗｎ１の一端に接続されている。そして、第２レグＬ２の、第３スイッチング素子ＳＷ３及び第４スイッチング素子ＳＷ４間の接続点ｐ２は、トランスＴＲの第１巻線Ｗｎ１の他端に接続されている。 The first full bridge circuit 11 of the DC/DC converter 10 includes a first leg L1 having a first switching element SW1 and a second switching element SW2 connected in series, and a third switching element SW3 and a fourth switching element connected in series. a second leg L2 having an element SW4. As shown in the figure, an n-th diode Dn (n=1-4) is connected in parallel between the terminals of the n-th switching element SWn (n=1-4) of each leg. Further, each leg is connected to the first input/output terminal pair 13, and the connection point p1 between the first switching element SW1 and the second switching element SW2 of the first leg L1 is connected to the first input/output terminal pair 13 through the first reactor Lr1. It is connected to one end of the first winding Wn1 of the transformer TR. A connection point p2 between the third switching element SW3 and the fourth switching element SW4 of the second leg L2 is connected to the other end of the first winding Wn1 of the transformer TR.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の第２フルブリッジ回路１２は、直列接続された第５スイッチング素子ＳＷ５及び第７スイッチング素子ＳＷ７を有する第３レグＬ３と、直列接続された第６スイッチング素子ＳＷ６及び第８スイッチング素子ＳＷ８を有する第４レグＬ４と、を備える。図示してあるように、各レグの第ｎスイッチング素子ＳＷｎ（ｎ＝５～８）の端子間には、第ｎダイオードＤｎ（ｎ＝５～８）が並列に接続されている。また、第３レグＬ３、第４レグＬ４は、いずれも、第２入出力端子１４と接続されている。そして、第３レグＬ３の、第５スイッチング素子ＳＷ５及び第７スイッチング素子ＳＷ７間の接続点ｐ３は、第２リアクトルＬｒ２を介してトランスＴＲの第２巻線Ｗｎ２の一端に接続され、第４レグＬ４の、第６スイッチング素子ＳＷ６及び第８スイッチング素子ＳＷ８間の接続点ｐ４は、トランスＴＲの第２巻線Ｗｎ２の他端に接続されている。 The second full bridge circuit 12 of the DC/DC converter 10 includes a third leg L3 having a fifth switching element SW5 and a seventh switching element SW7 connected in series, and a sixth switching element SW6 and an eighth switching element connected in series. and a fourth leg L4 having an element SW8. As shown in the figure, an n-th diode Dn (n=5-8) is connected in parallel between the terminals of the n-th switching element SWn (n=5-8) of each leg. Further, both the third leg L3 and the fourth leg L4 are connected to the second input/output terminal 14. The connection point p3 between the fifth switching element SW5 and the seventh switching element SW7 of the third leg L3 is connected to one end of the second winding Wn2 of the transformer TR via the second reactor Lr2. A connection point p4 between the sixth switching element SW6 and the eighth switching element SW8 of L4 is connected to the other end of the second winding Wn2 of the transformer TR.

スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ８としては、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体スイッチング素子を用いることができるが、これらに限定されない。半導体スイッチング素子の半導体材料としては、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ガリウムナイトライド（ＧａＮ）等を用いることができる。スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ８として用いられるこれらの半導体スイッチング素子に対して、各ダイオードＤ１～Ｄ８は逆並列に接続される。 As the switching elements SW1 to SW8, semiconductor switching elements such as MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) and IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) can be used, but the present invention is not limited thereto. As the semiconductor material of the semiconductor switching element, silicon (Si), silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), etc. can be used. Each of the diodes D1 to D8 is connected in antiparallel to these semiconductor switching elements used as switching elements SW1 to SW8.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０には、第１リアクトルＬｒ１及び第２リアクトルＬｒ２を流れる電流の大きさをそれぞれ測定するための電流センサ１５ｐ、１５ｓが取り付けられている。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０には、入出力電圧や入出力電流の大きさを測定するための各種センサ（図示略）も取り付けられている。 Current sensors 15p and 15s are attached to the DC/DC converter 10 to measure the magnitude of the current flowing through the first reactor Lr1 and the second reactor Lr2, respectively. Note that various sensors (not shown) are also attached to the DC/DC converter 10 for measuring the magnitude of input/output voltage and input/output current.

制御ユニット２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０内の各スイッチング素子への制御信号のレベルを変更することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０（ＤＣ／ＤＣコンバータ１０内の各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ）を制御するユニットである。以下、第ｎスイッチング素子ＳＷｎ（ｎ＝１～８）用の制御信号のことを、制御信号Ｇｎと表記する。 The control unit 20 controls the DC/DC converter 10 (ON/OFF of each switching element in the DC/DC converter 10) by changing the level of the control signal to each switching element in the DC/DC converter 10. It is a unit that does Hereinafter, the control signal for the n-th switching element SWn (n=1 to 8) will be referred to as a control signal Gn.

制御ユニット２０は、プロセッサ（本実施形態では、マイクロコントローラ）、ゲートドライバ等から構成されており、制御ユニット２０には、上記した各種センサ（電流センサ１５ｐ、１５ｓ等）の出力が入力されている。 The control unit 20 is composed of a processor (in this embodiment, a microcontroller), a gate driver, etc., and the outputs of the various sensors described above (current sensors 15p, 15s, etc.) are input to the control unit 20. .

そして、制御ユニット２０は、入力されているデータ（電流値、電圧値）に基づき、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を、以下の４種のコンバータの中のいずれかとして動作させるかを決定し、決定したコンバータとして動作するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０を制御するように構成（プログラミング）されている。
・第１入出力端子対１３側が一次側の昇圧コンバータ
・第１入出力端子対１３側が一次側の降圧コンバータ
・第２入出力端子対１４側が一次側の昇圧コンバータ
・第２入出力端子対１４側が一次側の降圧コンバータ Then, the control unit 20 determines whether to operate the DC/DC converter 10 as one of the following four types of converters based on the input data (current value, voltage value). It is configured (programmed) to control the DC/DC converter 10 to operate as a converter.
・The first input/output terminal pair 13 side is the primary side step-up converter ・The first input/output terminal pair 13 side is the primary side step-down converter ・The second input/output terminal pair 14 side is the primary side step-up converter ・The second input/output terminal pair 14 side is the primary side step-up converter side is the primary side buck converter

また、制御ユニット２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０に対する制御内容の変更（ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第１入出力端子対１３側が一次側の昇圧コンバータとして動作させる制御から、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第２入出力端子対１４側が一次側の降圧コンバータとして動作させる制御への変更等）を、即座に行うようにも構成（プログラミング）されている。 The control unit 20 also changes the control content for the DC/DC converter 10 (from controlling the DC/DC converter 10 on the first input/output terminal pair 13 side to operate as a primary side boost converter to controlling the DC/DC converter 10 as a primary side boost converter). It is also configured (programmed) to immediately perform changes such as a change to control in which the 2-input/output terminal pair 14 side operates as a primary-side step-down converter.

以下、本実施形態に係る電力変換装置１の構成及び動作を具体的に説明する。 The configuration and operation of the power conversion device 1 according to this embodiment will be specifically described below.

まず、制御ユニット２０によるＤＣ／ＤＣコンバータ１０の制御内容を説明する。
図２に示すタイミングチャートは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を、昇圧コンバータとして動作させる制御から降圧コンバータとして動作させる制御、又は、降圧コンバータとして動作させる制御から昇圧コンバータとして制御させる制御へと切り替える際に経由することとなる基本的な動作を実現する制御である。
なお、後述する制御信号Ｇ１～Ｇ４、Ｇ６、Ｇ８は、実際には、２つのスイッチング素子のＯＮ、ＯＦＦ（第１スイッチング素子ＳＷ１のＯＮと第２スイッチング素子ＳＷ２のＯＦＦ等）が、時間差（いわゆるデッドタイム）をもって行われることになるものである。ただし、説明が煩雑になるのを避けるために、以下では、当該時間差が与えられていないものとして制御ユニット２０の動作を説明する。 First, the details of control of the DC/DC converter 10 by the control unit 20 will be explained.
The timing chart shown in FIG. 2 shows the steps to be taken when switching the DC/DC converter 10 from operating as a boost converter to operating as a buck converter, or from operating as a buck converter to controlling as a boost converter. This is the control that realizes the basic operations that will be performed.
Note that the control signals G1 to G4, G6, and G8, which will be described later, actually have a time difference (so-called This will be done with some dead time. However, in order to avoid complicating the explanation, the operation of the control unit 20 will be explained below assuming that the time difference is not given.

ここでは、制御ユニット２０は、ＯＮ時間が周期Ｔの１／２の制御信号Ｇ１、換言すれば、デューティ比が１／２の制御信号Ｇ１を出力する。また、制御ユニット２０は、制御信号Ｇ１の位相を反転した制御信号Ｇ２、つまり、第１スイッチング素子ＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦ時に、第２スイッチング素子ＳＷ２がＯＦＦ／ＯＮすることになる制御信号Ｇ２を出力する。そして、制御ユニット２０は、制御信号Ｇ１と同じ位相の制御信号Ｇ４と、制御信号Ｇ４の位相を反転した制御信号Ｇ３を出力する。さらに、制御ユニット２０は、制御信号Ｇ１と同じ位相の制御信号Ｇ６と、制御信号Ｇ６の位相を反転した制御信号Ｇ８とを出力する。なお、制御ユニット２０は、スイッチング素子ＳＷ５及びＳＷ７を常にＯＦＦする制御信号Ｇ５及びＧ７を出力するために図示を省略している（以下のタイミングチャートも同様である。）。上述の制御信号Ｇ１ではデューティ比を１／２と設定しているが、これに限定されるわけではない。ここでは、制御信号Ｇ１が、本発明の基準制御信号に対応し、制御信号Ｇ２が、本発明の基準反転信号に対応する。 Here, the control unit 20 outputs the control signal G1 whose ON time is 1/2 of the period T, in other words, the control signal G1 whose duty ratio is 1/2. Furthermore, the control unit 20 outputs a control signal G2 that is the phase-inverted control signal G1, that is, a control signal G2 that turns the second switching element SW2 OFF/ON when the first switching element SW1 turns ON/OFF. do. Then, the control unit 20 outputs a control signal G4 having the same phase as the control signal G1, and a control signal G3 having an inverted phase of the control signal G4. Further, the control unit 20 outputs a control signal G6 having the same phase as the control signal G1, and a control signal G8 having the phase inverted from the control signal G6. Note that the control unit 20 is not shown in the figure because it outputs control signals G5 and G7 that always turn off the switching elements SW5 and SW7 (the same applies to the timing charts below). In the control signal G1 described above, the duty ratio is set to 1/2, but the duty ratio is not limited to this. Here, the control signal G1 corresponds to the reference control signal of the present invention, and the control signal G2 corresponds to the reference inverted signal of the present invention.

具体的には、ｍｏｄｅ０１において、第１レグＬ１の、第１スイッチング素子ＳＷ１がＯＮ、第２スイッチング素子ＳＷ２がＯＦＦ、第２レグＬ２の、第３スイッチング素子ＳＷ３がＯＦＦ、第４スイッチング素子ＳＷ４がＯＮ、第４レグＬ４の、第６スイッチング素子ＳＷ６がＯＮ、第８スイッチング素子ＳＷ８がＯＦＦされる。そして、ｍｏｄｅ０２では、第１レグの、第１スイッチング素子ＳＷ１がＯＦＦ、第２スイッチング素子ＳＷ２がＯＮ、第２レグの第３スイッチング素子ＳＷ３がＯＮ、第４スイッチング素子ＳＷ４がＯＦＦ、第４レグＬ４の、第６スイッチング素子ＳＷ６がＯＦＦ、第８スイッチング素子ＳＷ８がＯＮされる。 Specifically, in mode01, the first switching element SW1 of the first leg L1 is ON, the second switching element SW2 is OFF, the third switching element SW3 of the second leg L2 is OFF, and the fourth switching element SW4 is ON, the sixth switching element SW6 of the fourth leg L4 is turned ON, and the eighth switching element SW8 is turned OFF. In mode02, the first switching element SW1 of the first leg is OFF, the second switching element SW2 is ON, the third switching element SW3 of the second leg is ON, the fourth switching element SW4 is OFF, and the fourth leg L4 is The sixth switching element SW6 is turned off, and the eighth switching element SW8 is turned on.

図３に、ｍｏｄｅ０１におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１０の一次側、二次側の電流経路の説明図を示す。
このとき、第１フルブリッジ回路１１では、第１入出力端子１３ｐ→第１スイッチング素子ＳＷ１→第１リアクトルＬｒ１→トランスＴＲ→第４スイッチング素子ＳＷ４→第１入出力端子１３ｍという経路で電流が流れる。第２フルブリッジ回路１２では、第２入出力端子１４ｍ→第６スイッチング素子ＳＷ６→トランスＴＲ→第２リアクトルＬｒ２→第７ダイオードＤ７→第２入出力端子１４ｐという経路で電流が流れる。このように、トランスＴＲを介してエネルギーが二次側に伝送され、第２フルブリッジ回路１２により整流されて、第２入出力端子対１４から出力される。 FIG. 3 shows an explanatory diagram of current paths on the primary side and secondary side of the DC/DC converter 10 in mode01.
At this time, in the first full bridge circuit 11, a current flows through the path of the first input/output terminal 13p → first switching element SW1 → first reactor Lr1 → transformer TR → fourth switching element SW4 → first input/output terminal 13m. . In the second full bridge circuit 12, a current flows along a path of second input/output terminal 14m→sixth switching element SW6→transformer TR→second reactor Lr2→seventh diode D7→second input/output terminal 14p. In this way, energy is transmitted to the secondary side via the transformer TR, rectified by the second full bridge circuit 12, and output from the second input/output terminal pair 14.

図４に、ｍｏｄｅ０２におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１０の一次側、二次側の電流経路の説明図を示す。
このとき、第１フルブリッジ回路１１では、第１入出力端子１３ｐ→第３スイッチング素子ＳＷ３→トランスＴＲ→第１リアクトルＬｒ１→第２スイッチング素子ＳＷ２→第１入出力端子１３ｍという経路で電流が流れる。そして、第２フルブリッジ回路１２では、第２入出力端子１４ｍ→第５ダイオードＤ５→第２リアクトルＬｒ２→トランスＴＲ→第８スイッチング素子ＳＷ８→第２入出力端子１４ｐという経路で電流が流れる。ｍｏｄｅ
０２では、ｍｏｄｅ０１とは、トランスＴＲに入力される電圧の極性が入れ替わっている。 FIG. 4 shows an explanatory diagram of current paths on the primary side and secondary side of the DC/DC converter 10 in mode02.
At this time, in the first full bridge circuit 11, a current flows through the path of first input/output terminal 13p → third switching element SW3 → transformer TR → first reactor Lr1 → second switching element SW2 → first input/output terminal 13m. . In the second full bridge circuit 12, a current flows through the path of second input/output terminal 14m→fifth diode D5→second reactor Lr2→transformer TR→eighth switching element SW8→second input/output terminal 14p. mode
In mode 02, the polarity of the voltage input to the transformer TR is reversed from that in mode 01.

図２に示す制御が行われる基本動作においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の第１入出力端子１３ｐ及び第１入出力端子１３ｍ間の電圧である入力電圧と、第２入出力端子１４ｐ及び第２入出力端子１４ｍ間の電圧である出力電圧は等しい。すなわち、基本動作におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１０では、第１入出力端子対１３に印加される入力電圧が、そのまま第２入出力端子対１４に出力電圧として生じる。 In the basic operation in which the control shown in FIG. The output voltages, which are the voltages between the input and output terminals 14m, are equal. That is, in the DC/DC converter 10 in basic operation, the input voltage applied to the first input/output terminal pair 13 is directly generated at the second input/output terminal pair 14 as an output voltage.

＜昇圧動作＞
（１）ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第１入出力端子対１３側が一次側である昇圧コンバータとして機能させる場合
この場合、制御ユニット２０は、基本的には、図５に示すように時間変化する制御信号Ｇ１～Ｇ４、Ｇ６、Ｇ８を出力する。
ここでは、第１スイッチング素子ＳＷ１～第４スイッチング素子ＳＷ４に対する制御は、基本動作と同じである。すなわち、制御ユニット２０は、ＯＮ時間が周期Ｔの１／２の制御信号Ｇ１を出力する。また、制御ユニット２０は、制御信号Ｇ１の位相を反転した制御信号Ｇ２を出力する。そして、制御ユニット２０は、制御信号Ｇ１と同じ位相の制御信号Ｇ４と、制御信号Ｇ４の位相を反転した制御信号Ｇ３を出力する。 <Boost operation>
(1) When the DC/DC converter 10 is made to function as a boost converter in which the first input/output terminal pair 13 side is the primary side. In this case, the control unit 20 basically performs control that changes over time as shown in FIG. Outputs signals G1 to G4, G6, and G8.
Here, the control for the first to fourth switching elements SW1 to SW4 is the same as the basic operation. That is, the control unit 20 outputs the control signal G1 whose ON time is 1/2 of the cycle T. Furthermore, the control unit 20 outputs a control signal G2 having a phase inversion of the control signal G1. Then, the control unit 20 outputs a control signal G4 having the same phase as the control signal G1, and a control signal G3 having an inverted phase of the control signal G4.

一方、第６スイッチング素子ＳＷ６及び第８スイッチング素子ＳＷ８に対する制御は、基本動作とは異なっている。ここでは、制御ユニット２０は、ＯＮ時間が周期Ｔの１／２の制御信号Ｇ６を制御信号Ｇ１及びＧ４からＴｂｓｔだけ遅れたタイミングで出力する。また、制御ユニット２０は、制御信号Ｇ６と位相が反転した制御信号Ｇ８を出力する。 On the other hand, the control for the sixth switching element SW6 and the eighth switching element SW8 is different from the basic operation. Here, the control unit 20 outputs the control signal G6 whose ON time is 1/2 of the cycle T at a timing delayed by Tbst from the control signals G1 and G4. Furthermore, the control unit 20 outputs a control signal G8 whose phase is inverted from that of the control signal G6.

図５のタイミングチャートと図２の基本動作のタイミングチャートとを比較すると、スイッチング素子ＳＷ６に対する制御信号Ｇ６及びスイッチング素子ＳＷ８に対する制御信号Ｇ８が、スイッチング素子ＳＷ１～スイッチング素子ＳＷ４に対する制御信号Ｇ１～制御信号Ｇ４に対してＴｂｓｔだけ遅れていることが分かる。基本動作における制御を基準として、第２レグＬ２（スイッチング素子ＳＷ３及びスイッチング素子ＳＷ４）に対する第４レグＬ４（スイッチング素子ＳＷ６及びスイッチング素子ＳＷ８）の位相遅れ量をＴｂｓｔ、第１レグＬ１に対する第２レグＬ２の位相遅れ量をＴｂｕｋと定義する（なお、以下の説明では、特に断らない限り位相Ｔｂｕｋ及びＴｂｓｔは時間で表現されたものとして説明する。）。Ｔｂｕｋ＝Ｔｂｓｔ＝０の場合が図２に示した基本動作に該当する。図５に示す制御は、Ｔｂｕｋ＝０の場合に該当する。後述するように、Ｔｂｕｋ及びＴｂｓｔの少なくともいずれか一方を０に設定するので、Ｔｂｓｔは、第１レグＬ１及び第２レグＬ２に対する第４レグＬ４の位相遅れ量と表現することもできる。また、Ｔｂｕｋは、第１レグＬ１に対する第２レグＬ２及び第４レグの位相遅れ量と表現することもできる。ここでは、Ｔｂｓｔが本発明の第１位相シフト量に対応し、Ｔｂｕｋが本発明の第２位相シフト量に対応する。なお、制御信号Ｇ１～Ｇ８は周期的に変化するので、位相遅れは位相進みとしても表現することができる。 Comparing the timing chart of FIG. 5 with the timing chart of the basic operation of FIG. It can be seen that it is behind G4 by Tbst. Based on the control in the basic operation, the phase delay amount of the fourth leg L4 (switching element SW6 and switching element SW8) with respect to the second leg L2 (switching element SW3 and switching element SW4) is Tbst, and the amount of phase delay of the second leg with respect to the first leg L1 is Tbst. The phase delay amount of L2 is defined as Tbuk (in the following explanation, unless otherwise specified, the phases Tbuk and Tbst will be explained as expressed in time). The case of Tbuk=Tbst=0 corresponds to the basic operation shown in FIG. The control shown in FIG. 5 applies when Tbuk=0. As will be described later, since at least one of Tbuk and Tbst is set to 0, Tbst can also be expressed as the amount of phase delay of the fourth leg L4 with respect to the first leg L1 and the second leg L2. Moreover, Tbuk can also be expressed as the phase delay amount of the second leg L2 and the fourth leg with respect to the first leg L1. Here, Tbst corresponds to the first phase shift amount of the present invention, and Tbuk corresponds to the second phase shift amount of the present invention. Note that since the control signals G1 to G8 change periodically, a phase lag can also be expressed as a phase lead.

ここでのＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作モードは、ｍｏｄｅ１１からＴｂｓｔのタイミングでｍｏｄｅ１２に遷移し、Ｔ／２のタイミングでｍｏｄｅ１３に遷移し、Ｔ／２＋Ｔｂｓｔのタイミングでｍｏｄｅ１４に遷移し、Ｔのタイミングでｍｏｄｅ１１に遷移し、ｍｏｄｅ１１～ｍｏｄｅ１４の遷移を周期Ｔで繰り返す。ここでは、ｍｏｄｅ１１、ｍｏｄｅ１２、ｍｏｄｅ１３及びｍｏｄｅ１４が、それぞれ本発明の第１状態、第２状態、第３状態及び第４状態に対応する。 The operation mode of the DC/DC converter 10 here transitions from mode 11 to mode 12 at timing Tbst, transitions to mode 13 at timing T/2, transitions to mode 14 at timing T/2+Tbst, and transitions to mode 14 at timing T. A transition is made to mode 11, and the transition from mode 11 to mode 14 is repeated at a period T. Here, mode11, mode12, mode13, and mode14 correspond to the first state, second state, third state, and fourth state of the present invention, respectively.

具体的には、ｍｏｄｅ１１において、第１レグＬ１の、第１スイッチング素子ＳＷ１が
ＯＮ、第２スイッチング素子ＳＷ２がＯＦＦ、第２レグＬ２の、第３スイッチング素子ＳＷ３がＯＦＦ、第４スイッチング素子ＳＷ４がＯＮされる。そして、第４レグＬ３の、第６スイッチング素子ＳＷ６がＯＦＦ、第８スイッチング素子ＳＷ８がＯＮされる。 Specifically, in mode11, the first switching element SW1 of the first leg L1 is ON, the second switching element SW2 is OFF, the third switching element SW3 of the second leg L2 is OFF, and the fourth switching element SW4 is It will be turned on. Then, the sixth switching element SW6 of the fourth leg L3 is turned off, and the eighth switching element SW8 is turned on.

図６にｍｏｄｅ１１におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１０の一次側、二次側の電流経路の説明図を示す。
このとき、第１フルブリッジ回路１１では、第１入出力端子１３ｐ→第１スイッチング素子ＳＷ１→第１リアクトルＬｒ１→トランスＴＲ→第４スイッチング素子ＳＷ４→第１入出力端子１３ｍという経路で電流が流れる。第２フルブリッジ回路１２では、第２リアクトルＬｒ２→第７ダイオードＤ７→第８スイッチング素子ＳＷ８→トランスＴＲ→第２リアクトルＬｒ２という経路で電流が循環する。 FIG. 6 shows an explanatory diagram of current paths on the primary side and secondary side of the DC/DC converter 10 in mode 11.
At this time, in the first full bridge circuit 11, a current flows through the path of the first input/output terminal 13p → first switching element SW1 → first reactor Lr1 → transformer TR → fourth switching element SW4 → first input/output terminal 13m. . In the second full-bridge circuit 12, a current circulates along a path of second reactor Lr2→seventh diode D7→eighth switching element SW8→transformer TR→second reactor Lr2.

ｍｏｄｅ１１では、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第４スイッチング素子ＳＷ４をＯＮすることにより、トランスＴＲの一次側に電圧を印加している。そして、第６スイッチング素子ＳＷ６をＯＦＦし、第８スイッチング素子をＯＮすることにより、トランスＴＲの二次側を短絡している。これにより、トランスＴＲの一次側では、第１リアクトルＬｒ１にエネルギーが蓄えられ、トランスＴＲの二次側では、第２リアクトルＬｒ２にエネルギーが蓄えられる。この第８スイッチング素子ＳＷ８がＯＮされる期間、すなわちＴｂｓｔによって、トランスＴＲの二次側に供給されるエネルギーを調整することができる。Ｔｂｓｔが長くなるほど、第２入出力端子対１４に生じる出力電圧は高くなる。 In mode11, a voltage is applied to the primary side of the transformer TR by turning on the first switching element SW1 and the fourth switching element SW4. Then, by turning off the sixth switching element SW6 and turning on the eighth switching element, the secondary side of the transformer TR is short-circuited. As a result, energy is stored in the first reactor Lr1 on the primary side of the transformer TR, and energy is stored in the second reactor Lr2 on the secondary side of the transformer TR. The energy supplied to the secondary side of the transformer TR can be adjusted by the period during which the eighth switching element SW8 is turned on, that is, Tbst. As Tbst becomes longer, the output voltage generated at the second input/output terminal pair 14 becomes higher.

ｍｏｄｅ１２において、第１レグＬ１の、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第２スイッチング素子ＳＷ２、第２レグＬ２の、第３スイッチング素子ＳＷ３及び第４スイッチング素子ＳＷ４に対してはｍｏｄｅ１１における制御が維持される。ここでは、第４レグＬ４の、第６スイッチング素子ＳＷ６がＯＮ、第８スイッチング素子ＳＷ８がＯＦＦされる。 In mode12, the control in mode11 is maintained for the first switching element SW1 and second switching element SW2 of the first leg L1, and the third switching element SW3 and fourth switching element SW4 of the second leg L2. Here, the sixth switching element SW6 of the fourth leg L4 is turned on and the eighth switching element SW8 is turned off.

図７にｍｏｄｅ１２におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１０の一次側、二次側の電流経路の説明図を示す。
このとき、第１フルブリッジ回路１１では、第１入出力端子１３ｐ→第１スイッチング素子ＳＷ１→第１リアクトルＬｒ１→トランスＴＲ→第４スイッチング素子ＳＷ４→第１入出力端子１３ｍという経路で電流が流れる。第２フルブリッジ回路１２では、第２入出力端子１４ｍ→第６スイッチング素子ＳＷ６→トランスＴＲ→第２リアクトルＬｒ２→第７ダイオードＤ７→第２入出力端子１４ｐという経路で電流が流れる。 FIG. 7 shows an explanatory diagram of current paths on the primary side and secondary side of the DC/DC converter 10 in mode 12.
At this time, in the first full bridge circuit 11, a current flows through the path of the first input/output terminal 13p → first switching element SW1 → first reactor Lr1 → transformer TR → fourth switching element SW4 → first input/output terminal 13m. . In the second full bridge circuit 12, a current flows along a path of second input/output terminal 14m→sixth switching element SW6→transformer TR→second reactor Lr2→seventh diode D7→second input/output terminal 14p.

ｍｏｄｅ１２においても、トランスＴＲの一次側はｍｏｄｅ１１と同様に、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第４スイッチング素子ＳＷ４をＯＮすることにより、トランスＴＲの一次側に電圧を印加している。一方、トランスＴＲの二次側では、第８スイッチング素子ＳＷ８がＯＦＦされ、第６スイッチング素子ＳＷ６がＯＮされる。これにより、トランスＴＲの二次側では、第２入出力端子１４ｍから、トランスＴＲ及び第２リアクトルＬｒ２を経由して第２入出力端子１４ｐへと電流が流れるので、第１リアクトルＬｒ１と第２リアクトルＬｒ２に蓄えられたエネルギーが第２入出力端子１４を通じて負荷に供給される。このときには、第１リアクトルＬｒ１と第２リアクトルＬｒ２の起電力が入力電圧に加わるので、出力電圧＞入力電圧となり、昇圧動作が実現される。 In mode 12, as in mode 11, voltage is applied to the primary side of the transformer TR by turning on the first switching element SW1 and the fourth switching element SW4. On the other hand, on the secondary side of the transformer TR, the eighth switching element SW8 is turned off and the sixth switching element SW6 is turned on. As a result, on the secondary side of the transformer TR, a current flows from the second input/output terminal 14m to the second input/output terminal 14p via the transformer TR and the second reactor Lr2. The energy stored in the reactor Lr2 is supplied to the load through the second input/output terminal 14. At this time, since the electromotive force of the first reactor Lr1 and the second reactor Lr2 is added to the input voltage, the output voltage becomes greater than the input voltage, and a boost operation is realized.

そして、ｍｏｄｅ１３において、第１レグＬ１の、第１スイッチング素子ＳＷ１がＯＦＦ、第２スイッチング素子ＳＷ２がＯＮ、第２レグＬ２の、第３スイッチング素子ＳＷ３がＯＮ、第４スイッチング素子ＳＷ４がＯＦＦされる。ここでは、第４レグＬ４の、第６スイッチング素子ＳＷ６と第８スイッチング素子ＳＷ８に対してはｍｏｄｅ１２における制御が維持される。 Then, in mode 13, the first switching element SW1 of the first leg L1 is turned off, the second switching element SW2 is turned on, the third switching element SW3 of the second leg L2 is turned on, and the fourth switching element SW4 is turned off. . Here, control in mode 12 is maintained for the sixth switching element SW6 and the eighth switching element SW8 of the fourth leg L4.

図８にｍｏｄｅ１３におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１０の一次側、二次側の電流経路の説明図を示す。
このとき、第１フルブリッジ回路１１では、第１入出力端子１３ｐ→第３スイッチング素子ＳＷ３→トランスＴＲ→第１リアクトルＬｒ１→第２スイッチング素子ＳＷ２→第１入出力端子１３ｍという経路で電流が流れる。第２フルブリッジ回路１２では、第２リアクトル→トランスＴＲ→第６スイッチング素子ＳＷ６→第５ダイオードＤ５→第２リアクトルＬｒ２という経路で電流が循環する。 FIG. 8 shows an explanatory diagram of current paths on the primary side and secondary side of the DC/DC converter 10 in mode 13.
At this time, in the first full bridge circuit 11, a current flows through the path of first input/output terminal 13p → third switching element SW3 → transformer TR → first reactor Lr1 → second switching element SW2 → first input/output terminal 13m. . In the second full-bridge circuit 12, a current circulates along a path of second reactor→transformer TR→sixth switching element SW6→fifth diode D5→second reactor Lr2.

ｍｏｄｅ１３では、第２スイッチング素子ＳＷ２及び第３スイッチング素子ＳＷ３をＯＮすることにより、トランスＴＲの一次側に、ｍｏｄｅ１１とは逆方向の電圧を印加している。そして、第６スイッチング素子ＳＷ６をＯＮし、第８スイッチング素子ＳＷ８をＯＦＦすることにより、トランスＴＲの二次側を短絡している。これにより、トランスＴＲの一次側では、第１リアクトルＬｒ１にエネルギーが蓄積され、トランスＴＲの二次側では、第２リアクトルＬｒ２にエネルギーが蓄積される。ただし、第１リアクトルＬｒ１と第２リアクトルＬｒ２には、ｍｏｄｅ１１とは逆方向の電流が流れる。この第６スイッチング素子ＳＷ６がＯＮされる期間はＴｂｓｔであり、これによってトランスＴＲの二次側に供給されるエネルギーを調整することができる。このように、ｍｏｄｅ１３では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、ｍｏｄｅ１１とはトランスＴＲの一次側及び二次側の電圧の極性を入れ替えて同じ動作をしている。 In mode 13, a voltage in the opposite direction to mode 11 is applied to the primary side of the transformer TR by turning on the second switching element SW2 and the third switching element SW3. Then, by turning on the sixth switching element SW6 and turning off the eighth switching element SW8, the secondary side of the transformer TR is short-circuited. As a result, energy is accumulated in the first reactor Lr1 on the primary side of the transformer TR, and energy is accumulated in the second reactor Lr2 on the secondary side of the transformer TR. However, current in the opposite direction to mode 11 flows through the first reactor Lr1 and the second reactor Lr2. The period during which the sixth switching element SW6 is turned on is Tbst, and thereby the energy supplied to the secondary side of the transformer TR can be adjusted. In this way, in mode 13, the DC/DC converter 10 operates in the same way as in mode 11, except that the polarities of the voltages on the primary and secondary sides of the transformer TR are switched.

ｍｏｄｅ１４においては、第１レグＬ１の、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第２スイッチング素子ＳＷ２、第２レグＬ２の、第３スイッチング素子ＳＷ３及び第４スイッチング素子ＳＷ４に対してはｍｏｄｅ１１における制御が維持される。ここでは、第４レグＬ４の、第６スイッチング素子ＳＷ６がＯＦＦ、第８スイッチング素子ＳＷ８がＯＮされる。 In mode14, control in mode11 is maintained for the first switching element SW1 and second switching element SW2 of the first leg L1, and the third switching element SW3 and fourth switching element SW4 of the second leg L2. . Here, the sixth switching element SW6 of the fourth leg L4 is turned off, and the eighth switching element SW8 is turned on.

図９にｍｏｄｅ１４におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１０の一次側、二次側の電流経路の説明図を示す。
このとき、第１フルブリッジ回路１１では、第１入出力端子１３ｐ→第３スイッチング素子ＳＷ３→トランスＴＲ→第１リアクトルＬｒ１→第２スイッチング素子ＳＷ２→第１入出力端子１３ｍという経路で電流が流れる。第２フルブリッジ回路１２では、第２入出力端子１４ｍ→第５ダイオードＤ５→第２リアクトルＬｒ→トランスＴＲ→第８スイッチング素子ＳＷ８→第２入出力端子１４ｐという経路で電流が流れる。 FIG. 9 shows an explanatory diagram of current paths on the primary side and secondary side of the DC/DC converter 10 in mode 14.
At this time, in the first full bridge circuit 11, a current flows through the path of first input/output terminal 13p → third switching element SW3 → transformer TR → first reactor Lr1 → second switching element SW2 → first input/output terminal 13m. . In the second full bridge circuit 12, a current flows along a path of second input/output terminal 14m→fifth diode D5→second reactor Lr→transformer TR→eighth switching element SW8→second input/output terminal 14p.

ｍｏｄｅ１４においても、トランスＴＲの一次側はｍｏｄｅ１３と同様に、第２スイッチング素子ＳＷ２及び第３スイッチング素子ＳＷ３をＯＮすることにより、トランスＴＲの一次側に電圧を印加している。一方、トランスＴＲの二次側では、第６スイッチング素子ＳＷ６がＯＦＦされ、第８スイッチング素子ＳＷ８がＯＮされる。これにより、トランスＴＲの二次側では、第２入出力端子１４ｍから、トランスＴＲ及び第２リアクトルＬｒ２を経由して第２入出力端子１４ｐへと電流が流れるので、第１リアクトルＬｒ１と第２リアクトルＬｒ２に蓄えられたエネルギーが第２入出力端子１４を通じて負荷に供給される。ｍｏｄｅ１４では、第２リアクトルＬｒ２を流れる電流はｍｏｄｅ１２とは逆方向であるが、入出力端子１４を流れる電流はｍｏｄｅ１２と同方向である。このときには、第１リアクトルＬｒ１と第２リアクトルＬｒ２の起電力が入力電圧に加わるので、出力電圧＞入力電圧となり、昇圧動作が実現される。このように、ｍｏｄｅ１４では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、ｍｏｄｅ１２とはトランスＴＲの一次側及び二次側の電圧の極性を入れ替えて同じ動作をしている。 Also in mode 14, as in mode 13, voltage is applied to the primary side of the transformer TR by turning on the second switching element SW2 and the third switching element SW3. On the other hand, on the secondary side of the transformer TR, the sixth switching element SW6 is turned off and the eighth switching element SW8 is turned on. As a result, on the secondary side of the transformer TR, a current flows from the second input/output terminal 14m to the second input/output terminal 14p via the transformer TR and the second reactor Lr2. The energy stored in the reactor Lr2 is supplied to the load through the second input/output terminal 14. In mode14, the current flowing through the second reactor Lr2 is in the opposite direction to mode12, but the current flowing through the input/output terminal 14 is in the same direction as mode12. At this time, since the electromotive force of the first reactor Lr1 and the second reactor Lr2 is added to the input voltage, the output voltage becomes greater than the input voltage, and a boost operation is realized. In this way, in mode 14, the DC/DC converter 10 operates in the same way as in mode 12, except that the polarities of the voltages on the primary and secondary sides of the transformer TR are switched.

＜降圧動作＞
（２）ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を第１入出力端子対１３側が一次側である降圧コンバ
ータとして機能させる場合
この場合、制御ユニット２０は、基本的には、図１０に示すように時間変化する制御信号Ｇ１～Ｇ４、Ｇ６、Ｇ８を出力する。
ここでは、スイッチング素子ＳＷ１及びスイッチング素子ＳＷ２に対する制御は、基本動作と同じである。すなわち、制御ユニット２０は、ＯＮ時間が周期Ｔの１／２の制御信号Ｇ１を出力する。また、制御ユニット２０は、制御信号Ｇ１を反転した制御信号Ｇ２を出力する。 <Buck operation>
(2) When the DC/DC converter 10 functions as a step-down converter in which the first input/output terminal pair 13 side is the primary side In this case, the control unit 20 basically performs control that changes over time as shown in FIG. Outputs signals G1 to G4, G6, and G8.
Here, the control of switching element SW1 and switching element SW2 is the same as the basic operation. That is, the control unit 20 outputs the control signal G1 whose ON time is 1/2 of the cycle T. Further, the control unit 20 outputs a control signal G2 which is an inversion of the control signal G1.

一方、第３スイッチング素子ＳＷ３～第８スイッチング素子ＳＷ８に対する制御は、基本動作とは異なっている。ここでは、制御ユニット２０は、ＯＮ時間が周期Ｔの１／２の制御信号Ｇ４及びＧ６を、制御信号Ｇ１からＴｂｕｋだけ遅れたタイミングで出力する。そして、制御ユニット２０は、制御信号Ｇ４及び制御信号Ｇ６と、それぞれ反転した制御信号Ｇ３及び制御信号Ｇ８を出力する。 On the other hand, the control for the third to eighth switching elements SW3 to SW8 is different from the basic operation. Here, the control unit 20 outputs the control signals G4 and G6 whose ON time is 1/2 of the period T at a timing delayed by Tbuk from the control signal G1. Then, the control unit 20 outputs the control signal G4 and the control signal G6, and the inverted control signal G3 and control signal G8, respectively.

図１０のタイミングチャートと図２の基本動作のタイミングチャートとを比較すると、スイッチング素子ＳＷ３、スイッチング素子ＳＷ４、スイッチング素子ＳＷ６、スイッチング素子ＳＷ８に対する制御信号Ｇ３、制御信号Ｇ４、制御信号Ｇ６、制御信号Ｇ８が、スイッチング素子ＳＷ１及びスイッチング素子ＳＷ２に対する制御信号Ｇ１及び制御信号Ｇ２に対してＴｂｕｋだけ遅れていることが分かる。図１０に示す制御は、Ｔｂｓｔ＝０の場合に該当する。 Comparing the timing chart of FIG. 10 and the timing chart of the basic operation of FIG. 2, the control signal G3, control signal G4, control signal G6, and control signal G8 for switching element SW3, switching element SW4, switching element SW6, and switching element SW8 are compared. It can be seen that there is a delay of Tbuk with respect to the control signal G1 and the control signal G2 for the switching element SW1 and the switching element SW2. The control shown in FIG. 10 applies when Tbst=0.

ここでのＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作モードは、第１スイッチング素子ＳＷ１がＯＮされるタイミングからＴｂｕｋのタイミングでｍｏｄｅ２１に遷移し、Ｔ／２のタイミングでｍｏｄｅ２２に遷移し、Ｔ／２＋Ｔｂｕｋのタイミングでｍｏｄｅ２３に遷移し、Ｔのタイミングでｍｏｄｅ２４に遷移し、ｍｏｄｅ２１～ｍｏｄｅ２４の遷移を周期Ｔで繰り返す。ここでは、ｍｏｄｅ２１、ｍｏｄｅ２２、ｍｏｄｅ２３及びｍｏｄｅ２４が、それぞれ本発明の第５状態、第６状態、第７状態及び第８状態に対応する。 The operation mode of the DC/DC converter 10 here transitions to mode 21 at a timing Tbuk from the timing when the first switching element SW1 is turned on, transitions to mode 22 at a timing T/2, and changes to mode 22 at a timing T/2+Tbuk. Transition to mode 23, transition to mode 24 at timing T, and repeat the transition from mode 21 to mode 24 at period T. Here, mode21, mode22, mode23, and mode24 correspond to the fifth state, sixth state, seventh state, and eighth state of the present invention, respectively.

具体的には、ｍｏｄｅ２１において、第１レグＬ１の、第１スイッチング素子ＳＷ１がＯＮ、第２スイッチング素子ＳＷ２がＯＦＦ、第２レグＬ２の、第３スイッチング素子ＳＷ３がＯＦＦ、第４スイッチング素子ＳＷ４がＯＮされる。そして、第４レグＬ４の、第６スイッチング素子ＳＷ６がＯＮ、第８スイッチング素子ＳＷ８がＯＦＦされる。 Specifically, in mode21, the first switching element SW1 of the first leg L1 is ON, the second switching element SW2 is OFF, the third switching element SW3 of the second leg L2 is OFF, and the fourth switching element SW4 is It will be turned on. Then, the sixth switching element SW6 of the fourth leg L4 is turned on, and the eighth switching element SW8 is turned off.

図１１にｍｏｄｅ２１におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１０の一次側、二次側の電流経路の説明図を示す。
このとき、第１フルブリッジ回路１１では、第１入出力端子１３ｐ→第１スイッチング素子ＳＷ１→第１リアクトルＬｒ１→トランスＴＲ→第４スイッチング素子ＳＷ４→第１入出力端子１３ｍという経路で電流が流れる。第２フルブリッジ回路１２では、第２入出力端子１４ｍ→第６スイッチング素子ＳＷ６→トランスＴＲ→第２リアクトルＬｒ２→第７ダイオードＤ７→第２入出力端子１４ｐという経路で電流が流れる。 FIG. 11 shows an explanatory diagram of current paths on the primary side and secondary side of the DC/DC converter 10 in mode 21.
At this time, in the first full bridge circuit 11, a current flows through the path of the first input/output terminal 13p → first switching element SW1 → first reactor Lr1 → transformer TR → fourth switching element SW4 → first input/output terminal 13m. . In the second full bridge circuit 12, a current flows along a path of second input/output terminal 14m→sixth switching element SW6→transformer TR→second reactor Lr2→seventh diode D7→second input/output terminal 14p.

ｍｏｄｅ２１では、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第４スイッチング素子ＳＷ４をＯＮすることにより、トランスＴＲの一次側に電圧を印加し、第１リアクトルＬｒ１にエネルギーを蓄積している。そして、トランスＴＲの二次側では、第６スイッチング素子ＳＷ６をＯＮし、第８スイッチング素子ＳＷ８をＯＦＦすることにより、第２入出力端子１４ｍからトランスＴＲ及び第２リアクトルＬｒ２を経由して第２入出力端子１４ｐに電流が流れ、第２リアクトルＬｒ２にエネルギーを蓄積するとともに負荷にエネルギーが供給される。ｍｏｄｅ２１の時間が長いほど、第２入出力端子対１４に生じる出力電圧が高くなる。従って、Ｔｂｕｋによって出力電圧を調整することができる。ここでは、トランスＴＲの一次側よりも二次側の電圧が低くないと電流が流れないため、降圧動作となる。 In mode21, by turning on the first switching element SW1 and the fourth switching element SW4, a voltage is applied to the primary side of the transformer TR, and energy is accumulated in the first reactor Lr1. Then, on the secondary side of the transformer TR, by turning on the sixth switching element SW6 and turning off the eighth switching element SW8, the second A current flows through the input/output terminal 14p, accumulating energy in the second reactor Lr2 and supplying energy to the load. The longer the mode 21 time is, the higher the output voltage generated at the second input/output terminal pair 14 becomes. Therefore, the output voltage can be adjusted by Tbuk. Here, since current does not flow unless the voltage on the secondary side of the transformer TR is lower than the voltage on the primary side, a step-down operation is performed.

ｍｏｄｅ２２において、第１レグＬ１の、第１スイッチング素子ＳＷ１がＯＦＦ、第２スイッチング素子ＳＷ２がＯＮされる。第２レグＬ２の、第３スイッチング素子ＳＷ３及び第４スイッチング素子ＳＷ４、第４レグＬ４の、第６スイッチング素子ＳＷ６及び第８スイッチング素子ＳＷ８に対してはｍｏｄｅ２１における制御が維持される。 In mode22, the first switching element SW1 of the first leg L1 is turned off and the second switching element SW2 is turned on. Control in mode21 is maintained for the third switching element SW3 and fourth switching element SW4 of the second leg L2, and the sixth switching element SW6 and eighth switching element SW8 of the fourth leg L4.

図１２にｍｏｄｅ２２におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１０の一次側、二次側の電流経路の説明図を示す。
このとき、第１フルブリッジ回路１１では、第１リアクトルＬｒ１→トランスＴＲ→第４スイッチング素子ＳＷ４→第２スイッチング素子ＳＷ２→第１リアクトルＬｒ１という経路で電流が循環する。第２フルブリッジ回路１２では、第２入出力端子１４ｍ→第６スイッチング素子ＳＷ６→トランスＴＲ→第２リアクトルＬｒ２→第７ダイオードＤ７→第２入出力端子１４ｐという経路で電流が流れる。 FIG. 12 shows an explanatory diagram of current paths on the primary side and secondary side of the DC/DC converter 10 in mode 22.
At this time, in the first full bridge circuit 11, a current circulates along a path of first reactor Lr1→transformer TR→fourth switching element SW4→second switching element SW2→first reactor Lr1. In the second full bridge circuit 12, a current flows along a path of second input/output terminal 14m→sixth switching element SW6→transformer TR→second reactor Lr2→seventh diode D7→second input/output terminal 14p.

ｍｏｄｅ２２では、第２スイッチング素子ＳＷ２及び第４スイッチング素子ＳＷ４をＯＮすることにより、トンランスＴＲの一次側が短絡され、トランスＴＲの二次側では、ｍｏｄｅ２１と同様に、第２入出力端子１４ｍからトランスＴＲ及び第２リアクトルＬｒ２を経由して第２入出力端子１４ｐに電流が流れ、負荷にエネルギーが供給される。これにより、第１リアクトルＬｒ１に蓄積されたエネルギーがトランスＴＲの二次側に送られ、第２リアクトルＬｒ２に蓄積されたエネルギーとともに負荷に供給される。 In mode22, by turning on the second switching element SW2 and the fourth switching element SW4, the primary side of the transformer TR is short-circuited, and the secondary side of the transformer TR is connected from the second input/output terminal 14m to the transformer TR, as in mode21. A current flows to the second input/output terminal 14p via the second reactor Lr2, and energy is supplied to the load. Thereby, the energy accumulated in the first reactor Lr1 is sent to the secondary side of the transformer TR, and is supplied to the load together with the energy accumulated in the second reactor Lr2.

ｍｏｄｅ２３において、第１レグＬ１の、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第２スイッチング素子ＳＷ２に対してはｍｏｄｅ２２における制御が維持される。そして、第２レグＬ２の、第３スイッチング素子ＳＷ３がＯＮ、第４スイッチング素子ＳＷ４がＯＦＦされる。そして、第４レグＬ４の、第６スイッチング素子ＳＷ６がＯＦＦ、第８スイッチング素子ＳＷ８がＯＮされる。 In mode23, the control in mode22 is maintained for the first switching element SW1 and the second switching element SW2 of the first leg L1. Then, the third switching element SW3 of the second leg L2 is turned on, and the fourth switching element SW4 is turned off. Then, the sixth switching element SW6 of the fourth leg L4 is turned off, and the eighth switching element SW8 is turned on.

図１３にｍｏｄｅ２３におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１０の一次側、二次側の電流経路の説明図を示す。
このとき、第１フルブリッジ回路１１では、第１入出力端子１３ｐ→第３スイッチング素子ＳＷ３→トランスＴＲ→第１リアクトルＬｒ１→第２スイッチング素子ＳＷ２→第１入出力端子１３ｍという経路で電流が流れる。第２フルブリッジ回路１２では、第２入出力端子１４ｍ→第５ダイオードＤ５→第２リアクトルＬｒ２→トランスＴＲ→第８スイッチング素子ＳＷ８→第２入出力端子１４ｐという経路で電流が流れる。 FIG. 13 shows an explanatory diagram of current paths on the primary side and secondary side of the DC/DC converter 10 in mode 23.
At this time, in the first full bridge circuit 11, a current flows through the path of first input/output terminal 13p → third switching element SW3 → transformer TR → first reactor Lr1 → second switching element SW2 → first input/output terminal 13m. . In the second full bridge circuit 12, a current flows through the path of second input/output terminal 14m→fifth diode D5→second reactor Lr2→transformer TR→eighth switching element SW8→second input/output terminal 14p.

ｍｏｄｅ２３では、第２スイッチング素子ＳＷ２及び第３スイッチング素子ＳＷ３をＯＮすることにより、トランスＴＲの一次側に、ｍｏｄｅ２１とは逆方向の電圧を印加している。そして、第６スイッチング素子ＳＷ６をＯＦＦし、第８スイッチング素子ＳＷ８をＯＮすることにより、第２入出力端子１４ｍからトランスＴＲ及び第２リアクトルＬｒ２を経由して第２入出力端子１４ｐに電流が流れ、負荷にエネルギーが供給される。ただし、第２リアクトルＬｒ２には、ｍｏｄｅ２１とは逆方向の電流が流れる。ｍｏｄｅ２３の時間の長さは、ｍｏｄｅ２１の時間と同じであり、この時間が長いほど、第２入出力端子対１４に生じる出力電圧が高くなる。従って、Ｔｂｕｋによって出力電圧を調整することができる。このように、ｍｏｄｅ２３では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、ｍｏｄｅ２１とはトランスＴＲの一次側及び二次側の電圧の極性を入れ替えて同じ動作をしている。 In mode23, by turning on the second switching element SW2 and the third switching element SW3, a voltage in the opposite direction to that in mode21 is applied to the primary side of the transformer TR. Then, by turning off the sixth switching element SW6 and turning on the eighth switching element SW8, a current flows from the second input/output terminal 14m to the second input/output terminal 14p via the transformer TR and the second reactor Lr2. , energy is supplied to the load. However, a current in the opposite direction to mode 21 flows through the second reactor Lr2. The length of time in mode23 is the same as the time in mode21, and the longer this time, the higher the output voltage generated at the second input/output terminal pair 14. Therefore, the output voltage can be adjusted by Tbuk. In this way, in mode 23, the DC/DC converter 10 operates in the same way as in mode 21, with the polarities of the voltages on the primary and secondary sides of the transformer TR being switched.

ｍｏｄｅ２４において、第１レグＬ１の、第１スイッチング素子ＳＷ１がＯＮ、第２スイッチング素子ＳＷ２がＯＦＦされる。第２レグＬ２の、第３スイッチング素子ＳＷ３及び第４スイッチング素子ＳＷ４、第４レグＬ４の、第６スイッチング素子ＳＷ６及び第８スイッチング素子ＳＷ８に対してはｍｏｄｅ２３における制御が維持される。 In mode24, the first switching element SW1 of the first leg L1 is turned on and the second switching element SW2 is turned off. Control in mode23 is maintained for the third switching element SW3 and fourth switching element SW4 of the second leg L2, and for the sixth switching element SW6 and eighth switching element SW8 of the fourth leg L4.

図１４にｍｏｄｅ２４におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１０の一次側、二次側の電流経路の説明図を示す。
このとき、第１フルブリッジ回路１１では、第１リアクトルＬｒ１→第１スイッチング素子ＳＷ１→第３スイッチング素子ＳＷ３→トランスＴＲ→第１リアクトルＬｒ１という経路で電流が循環する。第２フルブリッジ回路１２では、第２入出力端子１４ｍ→第５ダイオードＤ５→第２リアクトルＬｒ２→トランスＴＲ→第８スイッチング素子ＳＷ８→第２入出力端子１４ｐという経路で電流が流れる。 FIG. 14 shows an explanatory diagram of current paths on the primary side and secondary side of the DC/DC converter 10 in mode24.
At this time, in the first full bridge circuit 11, a current circulates along a path of first reactor Lr1→first switching element SW1→third switching element SW3→transformer TR→first reactor Lr1. In the second full bridge circuit 12, a current flows through the path of second input/output terminal 14m→fifth diode D5→second reactor Lr2→transformer TR→eighth switching element SW8→second input/output terminal 14p.

ｍｏｄｅ２４では、第１スイッチング素子ＳＷ１及び第３スイッチング素子ＳＷ３をＯＮすることにより、トンランスＴＲの一次側が短絡され、トランスＴＲの二次側では、ｍｏｄｅ２２と同様に、第２入出力端子１４ｍからトランスＴＲ及び第２リアクトルＬｒ２を経由して第２入出力端子１４ｐに電流が流れ、負荷にエネルギーが供給される。これにより、第１リアクトルＬｒ１に蓄積されたエネルギーがトランスＴＲの二次側に送られ、第２リアクトルＬｒ２に蓄積されたエネルギーとともに負荷に供給される。ｍｏｄｅ２４では、第２リアクトルＬｒ２を流れる電流はｍｏｄｅ２２とは逆方向であるが、入出力端子対１４を流れる電流はｍｏｄｅ２２と同方向である。このように、ｍｏｄｅ２４では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、ｍｏｄｅ２２とはトランスＴＲの一次側及び二次側の電圧の極性を入れ替えて同じ動作をしている。 In mode24, by turning on the first switching element SW1 and the third switching element SW3, the primary side of the transformer TR is short-circuited, and the secondary side of the transformer TR is connected from the second input/output terminal 14m to the transformer TR, as in mode22. A current flows to the second input/output terminal 14p via the second reactor Lr2, and energy is supplied to the load. Thereby, the energy accumulated in the first reactor Lr1 is sent to the secondary side of the transformer TR, and is supplied to the load together with the energy accumulated in the second reactor Lr2. In mode24, the current flowing through the second reactor Lr2 is in the opposite direction to mode22, but the current flowing through the input/output terminal pair 14 is in the same direction as mode22. In this way, in mode 24, the DC/DC converter 10 operates in the same way as in mode 22, with the polarities of the voltages on the primary and secondary sides of the transformer TR being switched.

＜電圧制御方法＞
以下に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０による電圧制御方法について説明する。図１５は、電圧制御方法の手順を説明するフローチャートである。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の制御ユニット２０が受け付けた電圧制御の指示が昇圧動作であるか降圧動作であるかを判断する（ステップＳ１）。
ステップＳ１において受け付けた指示が昇圧動作であると判断された場合には、制御ユニット２０は設定されているＴｂｕｋについてＴｂｕｋ＝０であるか否かを判断する（ステップＳ２）。
ステップＳ２において、Ｔｂｕｋ＝０であると判断された場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０では基本動作又は昇圧動作が行われているので、制御ユニット２０はＴｂｓｔを現在の設定値から所望の値になるよう調整する（ステップＳ３）。
ステップＳ２において、Ｔｂｕｋ＝０ではないと判断された場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０では降圧動作が行われているので、制御ユニット２０はＴｂｕｋを現在の値から０に向けて減少させ（ステップＳ４）、Ｔｂｕｋ＝０になった段階（ステップＳ２）でステップＳ３に進み、昇圧動作に移行する。
ここでは、ステップＳ２及びステップＳ４が、本発明の第３ステップに対応し、ステップＳ２及びステップＳ３が本発明の第４ステップに対応し、ステップＳ２、ステップＳ３及びステップＳ４が本発明の第２切替ステップに対応する。 <Voltage control method>
Below, a voltage control method using the DC/DC converter 10 will be explained. FIG. 15 is a flowchart illustrating the procedure of the voltage control method.
It is determined whether the voltage control instruction received by the control unit 20 of the DC/DC converter 10 is for a step-up operation or a step-down operation (step S1).
When it is determined that the instruction received in step S1 is a boost operation, the control unit 20 determines whether or not the set Tbuk is Tbuk=0 (step S2).
In step S2, if it is determined that Tbuk=0, the DC/DC converter 10 is performing basic operation or boosting operation, so the control unit 20 changes Tbst from the current set value to the desired value. Adjustment is made so that it becomes (step S3).
If it is determined in step S2 that Tbuk is not 0, the control unit 20 decreases Tbuk from the current value toward 0 (step S4), at the stage when Tbuk=0 (step S2), the process proceeds to step S3, and a transition is made to a boosting operation.
Here, step S2 and step S4 correspond to the third step of the present invention, step S2 and step S3 correspond to the fourth step of the present invention, and step S2, step S3, and step S4 correspond to the second step of the present invention. Corresponds to the switching step.

ステップＳ１において受け付けた指示が降圧動作であると判断された場合には、制御ユニット２０は設定されているＴｂｓｔについてＴｂｓｔ＝０であるか否かを判断する（ステップＳ５）。
ステップＳ５において、Ｔｂｓｔ＝０であると判断された場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０では基本動作又は降圧動作が行われているので、制御ユニット２０はＴｂｕｋを現在の設定値から所望の値になるように調整する（ステップＳ６）。
ステップＳ５において、Ｔｂｓｔ＝０ではないと判断された場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０では昇圧動作が行われているので、制御ユニット２０はＴｂｓｔを現在の値から０に向けて減少させ（ステップＳ７）、Ｔｂｓｔ＝０になった段階（ステップＳ５）でステップＳ６に進み、降圧動作に移行する。
ここでは、ステップＳ５及びステップＳ７が、本発明の第１ステップに対応し、ステッ
プＳ５及びステップＳ６が本発明の第２ステップに対応し、ステップＳ５、ステップＳ６及びステップＳ７が本発明の第１切替ステップに対応する。 When it is determined that the instruction received in step S1 is a voltage step-down operation, the control unit 20 determines whether Tbst=0 with respect to the set Tbst (step S5).
In step S5, if it is determined that Tbst=0, the DC/DC converter 10 is performing a basic operation or a step-down operation, so the control unit 20 changes Tbuk from the current set value to the desired value. It is adjusted so that it becomes (step S6).
In step S5, if it is determined that Tbst is not 0, the DC/DC converter 10 is performing a step-up operation, so the control unit 20 decreases Tbst from the current value toward 0 (step S7), at the stage when Tbst=0 (step S5), the process proceeds to step S6 and transitions to step-down operation.
Here, step S5 and step S7 correspond to the first step of the present invention, step S5 and step S6 correspond to the second step of the present invention, and step S5, step S6, and step S7 correspond to the first step of the present invention. Corresponds to the switching step.

ＤＣ／ＤＣコンバータ１０において、昇圧動作を行う場合には、Ｔｂｕｋを０とし、Ｔｂｓｔを所望の昇圧比に応じて調節し、降圧動作を行う場合には、Ｔｂｓｔを０とし、Ｔｂｕｋを所望の降圧比に応じて調節する。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０において、昇降圧動作を行う場合には、ＴｂｕｋとＴｂｓｔの少なくともいずれか一方は０である。Ｔｂｕｋ＝Ｔｂｓｔ＝０であるのは入力電圧＝出力電圧となる基本動作である。
このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０では、昇圧動作から降圧動作へ、降圧動作から昇圧動作に制御を切り替える際に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を構成するスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ８に対する制御信号を止めることなく、Ｔｂｕｋ及びＴｂｓｔの値を調整することにより、シームレスに実現することができる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を構成するスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ８に対する制御信号を止めることなく、昇降圧動作の切り替えができるので、切替時の出力電圧の変動を抑制することができる。 In the DC/DC converter 10, when performing step-up operation, Tbuk is set to 0 and Tbst is adjusted according to the desired step-up ratio; when performing step-down operation, Tbst is set to 0 and Tbuk is adjusted to the desired step-up ratio. Adjust according to the ratio. That is, when the DC/DC converter 10 performs a step-up/step-down operation, at least one of Tbuk and Tbst is 0. Tbuk=Tbst=0 is a basic operation in which input voltage=output voltage.
In this way, in the DC/DC converter 10, when switching control from boost operation to buck operation, or from buck operation to boost operation, the control signals to switching elements SW1 to SW8 constituting the DC/DC converter 10 can be switched without stopping. , Tbuk, and Tbst can be seamlessly realized. Further, since the step-up/step-up operation can be switched without stopping the control signals to the switching elements SW1 to SW8 constituting the DC/DC converter 10, fluctuations in the output voltage at the time of switching can be suppressed.

〔変形例〕
上述した実施例１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の第１スイッチング素子ＳＷ～第８スイッチング素子ＳＷ８のそれぞれに並列にダイオードＤ１～ダイオードＤ８を設けている。このような第１ダイオードＤ１～第８ダイオードＤ８は、第１スイッチング素子ＳＷ１～第８スイッチング素子ＳＷ８とは別にダイオードを接続してもよいし、第１スイッチング素子ＳＷ１～第８スイッチング素子ＳＷ８のボディダイオードを利用してもよい。
このようにボディダイオードを利用した場合に、上述した制御では、第５スイッチング素子ＳＷ５及び第７スイッチング素子ＳＷ７は常にＯＦＦされており、ダイオードとしてのみ使用されている。しかし、スイッチング素子としてＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴやＧａＮを使用する場合には、ボディダイオードの順方向電圧降下が数Ｖと大きいので、ボディダイオードのおける損失が大きくなってしまう。そのため、これらのダイオードに電流が流れる間だけスイッチング素子をＯＮにする、いわゆる同期整流を行うことがある。 [Modified example]
In the first embodiment described above, the diodes D1 to D8 are provided in parallel to the first to eighth switching elements SW8 of the DC/DC converter 10, respectively. The first diode D1 to the eighth diode D8 may be connected separately from the first switching element SW1 to the eighth switching element SW8, or may be connected to the body of the first switching element SW1 to the eighth switching element SW8. A diode may also be used.
When the body diode is used in this manner, the fifth switching element SW5 and the seventh switching element SW7 are always turned off and are used only as diodes in the above-described control. However, when SiC-MOSFET or GaN is used as the switching element, the forward voltage drop of the body diode is as large as several volts, so the loss in the body diode becomes large. Therefore, so-called synchronous rectification is sometimes performed, in which the switching elements are turned on only while current flows through these diodes.

実施例１において説明したＤＣ／ＤＣコンバータ１０の各モードの制御では、第２レグＬ２の第３スイッチング素子ＳＷ３がＯＮされるタイミングで第４レグＬ４の第５ダイオードＤ５に電流が流れ、第２レグＬ２の第４スイッチング素子ＳＷ４がＯＮされるタイミングで第４レグＬ４の第７ダイオードＤ７に電流が流れる。従って、上述の同期整流を行う場合には、いずれの制御においても、第３スイッチング素子ＳＷ３をＯＮするタイミングで第５スイッチング素子ＳＷ５をＯＮし、第４スイッチング素子ＳＷ４をＯＮするタイミングで第７スイッチング素子ＳＷ７をＯＮする。このとき、第５スイッチング素子ＳＷ５及び第７スイッチング素子ＳＷ７を流れる電流が０になったタイミングでこれらのスイッチをＯＦＦにする。このように第５スイッチング素子ＳＷ５及び第７スイッチング素子ＳＷ７のＯＮ／ＯＦＦ制御を変更しても、回路動作は、実施例１において説明したＤＣ／ＤＣコンバータ１０の回路動作と同じである。
このようにすれば、スイッチング素子としてＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴやＧａＮを使用し、還流ダイオードとしてスイッチング素子のボディダイオードを利用する場合にも、ダイオードによる損失を低減することができるので、電力変換におけるエネルギー損失を低減することができる。 In the control of each mode of the DC/DC converter 10 described in the first embodiment, current flows through the fifth diode D5 of the fourth leg L4 at the timing when the third switching element SW3 of the second leg L2 is turned on, and the second A current flows through the seventh diode D7 of the fourth leg L4 at the timing when the fourth switching element SW4 of the leg L2 is turned on. Therefore, when performing the above-mentioned synchronous rectification, in either control, the fifth switching element SW5 is turned on at the timing when the third switching element SW3 is turned on, and the seventh switching element SW5 is turned on at the timing when the fourth switching element SW4 is turned on. Turn on element SW7. At this time, these switches are turned off at the timing when the current flowing through the fifth switching element SW5 and the seventh switching element SW7 becomes zero. Even if the ON/OFF control of the fifth switching element SW5 and the seventh switching element SW7 is changed in this way, the circuit operation is the same as the circuit operation of the DC/DC converter 10 described in the first embodiment.
In this way, even when using SiC-MOSFET or GaN as a switching element and using the body diode of the switching element as a freewheeling diode, it is possible to reduce loss due to the diode, thereby reducing energy loss during power conversion. can be reduced.

第１入出力端子対１３を入力側、第２入出力端子対１４を出力側とした場合には、上述した実施形態と本発明の構成とは以下のように対応する。第１接続点ｐ１、第１スイッチング素子ＳＷ１、第２スイッチング素子ＳＷ２、及び第１スイッチングレグＬ１は、本発明の、第１接続点、第１スイッチング素子、第２スイッチング素子及び第１スイッチングレグにそれぞれ対応する。また、第２接続点ｐ２、第３スイッチング素子ＳＷ３、第４スイッチング素子ＳＷ４、第２スイッチングレグＬ２は、本発明の第２接続点、第２スイッ
チングレグ、第３スイッチング素子、第４スイッチング素子及び第２スイッチングレグにそれぞれ対応する。第３接続点ｐ３、第５スイッチング素子ＳＷ５、第７スイッチング素子ＳＷ７及び第３スイッチングレグＬ３は、本発明の第３接続点、第５スイッチング素子、第７スイッチング素子及び第３スイッチングレグＬ３にそれぞれ対応する。第４接続点ｐ４、第６スイッチング素子ＳＷ６、第８スイッチング素子ＳＷ８及び第４スイッチングレグＬ４は、本発明の第４接続点、第６スイッチング素子、第８スイッチング素子及び第４スイッチングレグにそれぞれ対応する。また、第１リアクトルＬｒ１、第２リアクトルＬｒ２、第１巻線Ｗｎ１及び第２巻線Ｗｎ２は、本発明の第１リアクトル、第２リアクトル、第１巻線及び第２巻線にそれぞれ対応する。 When the first input/output terminal pair 13 is on the input side and the second input/output terminal pair 14 is on the output side, the above-described embodiment and the configuration of the present invention correspond as follows. The first connection point p1, the first switching element SW1, the second switching element SW2, and the first switching leg L1 are the first connection point, the first switching element, the second switching element, and the first switching leg of the present invention. Corresponds to each. Further, the second connection point p2, the third switching element SW3, the fourth switching element SW4, and the second switching leg L2 are the second connection point, the second switching leg, the third switching element, the fourth switching element and corresponding to the second switching legs, respectively. The third connection point p3, the fifth switching element SW5, the seventh switching element SW7, and the third switching leg L3 are respectively connected to the third connection point, the fifth switching element, the seventh switching element, and the third switching leg L3 of the present invention. handle. The fourth connection point p4, the sixth switching element SW6, the eighth switching element SW8, and the fourth switching leg L4 respectively correspond to the fourth connection point, the sixth switching element, the eighth switching element, and the fourth switching leg of the present invention. do. Moreover, the first reactor Lr1, the second reactor Lr2, the first winding Wn1, and the second winding Wn2 correspond to the first reactor, the second reactor, the first winding, and the second winding of the present invention, respectively.

一方で、実施例に係るＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、第２入出力端子対１４を入力側、第１入出力端子対１３を出力側として用いることもできる。このように入力側及び出力側を逆にしてＤＣ／ＤＣコンバータ１０を用いる場合には、実施形態と本発明の構成との対応関係は以下のようになる。すなわち、第４接続点ｐ４、第６スイッチング素子ＳＷ６、第８スイッチング素子ＳＷ８及び第４スイッチングレグＬ４が、本発明の第１接続点、第１スイッチング素子、第２スイッチング素子及び第１スイッチングレグにそれぞれ対応する。また、第３接続点ｐ３、第５スイッチング素子ＳＷ５、第７スイッチング素子ＳＷ７及び第３スイッチングレグＬ３が、本発明の第２接続点、第３スイッチング素子、第４スイッチング素子及び第２スイッチングレグにそれぞれ対応する。また、第２接続点ｐ２、第３スイッチング素子ＳＷ３、第４スイッチング素子ＳＷ４及び第２スイッチングレグＬ２が、本発明の第３接続点、第５スイッチング素子、第７スイッチング素子及び第３スイッチングレグにそれぞれ対応する。そして、第１接続点ｐ１、第１スイッチング素子ＳＷ１、第２スイッチング素子ＳＷ２及び第１スイッチングレグＬ１が、本発明の第４接続点、第６スイッチング素子、第８スイッチング素子及び第４スイッチングレグに、それぞれ対応する。また、第２リアクトルＬｒ２、第１リアクトルＬｒ１、第２巻線Ｗｎ２及び第１巻線Ｗｎ１が、本発明の第１リアクトル、第２リアクトル、第１巻線及び第２巻線にそれぞれ対応する。このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の入出力側を逆転させて用いる場合にも、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０では、昇圧動作から降圧動作へ、降圧動作から昇圧動作に制御を切り替える際に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を構成するスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ８に対する制御信号を止めることなく、Ｔｂｕｋ及びＴｂｓｔの値を調整することにより、シームレスに実現することができる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を構成するスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ８に対する制御信号を止めることなく、昇降圧動作の切り替えができるので、切替時の出力電圧の変動を抑制することができる。 On the other hand, the DC/DC converter 10 according to the embodiment can also use the second input/output terminal pair 14 as the input side and the first input/output terminal pair 13 as the output side. When using the DC/DC converter 10 with the input side and output side reversed in this way, the correspondence between the embodiment and the configuration of the present invention is as follows. That is, the fourth connection point p4, the sixth switching element SW6, the eighth switching element SW8, and the fourth switching leg L4 are the first connection point, the first switching element, the second switching element, and the first switching leg of the present invention. Corresponds to each. Further, the third connection point p3, the fifth switching element SW5, the seventh switching element SW7, and the third switching leg L3 are the second connection point, the third switching element, the fourth switching element, and the second switching leg of the present invention. Corresponds to each. Further, the second connection point p2, the third switching element SW3, the fourth switching element SW4, and the second switching leg L2 are the third connection point, the fifth switching element, the seventh switching element, and the third switching leg of the present invention. Corresponds to each. The first connection point p1, the first switching element SW1, the second switching element SW2, and the first switching leg L1 become the fourth connection point, the sixth switching element, the eighth switching element, and the fourth switching leg of the present invention. , respectively. Further, the second reactor Lr2, the first reactor Lr1, the second winding Wn2, and the first winding Wn1 correspond to the first reactor, the second reactor, the first winding, and the second winding of the present invention, respectively. In this way, even when the input and output sides of the DC/DC converter 10 are reversed, the DC/DC converter 10 performs the DC/DC converter 10 when switching control from boost operation to buck operation or from buck operation to boost operation. This can be achieved seamlessly by adjusting the values of Tbuk and Tbst without stopping the control signals to the switching elements SW1 to SW8 that constitute the DC converter 10. Further, since the step-up/step-up operation can be switched without stopping the control signals to the switching elements SW1 to SW8 constituting the DC/DC converter 10, fluctuations in the output voltage at the time of switching can be suppressed.

なお、以下には本発明の構成要件と実施例の構成とを対比可能とするために、本発明の構成要件を図面の符号付きで記載しておく。
＜発明１＞
第１入出力端子対（１３）と、
第２入出力端子対（１４）と、
前記第１入出力端子対（１３）及び前記第２入出力端子対（１４）に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）を制御する制御部（２０）と、
を有し、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）は、
第１接続点（ｐ１）を介して直列接続された第１スイッチング素子（ＳＷ１）及び第２スイッチング素子（ＳＷ２）を有し、前記第１入出力端子対（１３）に接続された、第１スイッチングレグ（Ｌ１）と、
第２接続点（ｐ２）を介して直列接続された第３スイッチング素子（ＳＷ３）及び第４スイッチング素子（ＳＷ４）を有し、前記第１スイッチングレグ（Ｌ１）に並列接続された、第２スイッチングレグ（Ｌ２）と、
第３接続点（ｐ３）を介して直列接続された第５スイッチング素子（ＳＷ５）及び第７スイッチング（ＳＷ７）素子を有し、前記第２入出力端子対（１４）に接続された、第３スイッチングレグ（Ｌ３）と、
第４接続点（ｐ４）を介して直列接続された第６スイッチング素子（ＳＷ６）及び第８スイッチング素子（ＳＷ８）を有し、前記第３スイッチングレグ（Ｌ３）に並列接続された、第４スイッチングレグ（Ｌ４）と、
前記第１接続点（ｐ１）と前記第２接続点（ｐ２）とに接続されたトランス（ＴＲ）の一方の巻線（Ｗｎ１）と第１リアクトル（Ｌｒ１）とが直列接続された第１エネルギー蓄積変換部と、
前記第３接続点（ｐ３）と前記第４接続点（ｐ４）とに接続された前記トランス（ＴＲ）の他方の巻線（Ｗｎ２）と第２リアクトル（Ｌｒ２）とが直列接続された第２エネルギー蓄積変換部と、
を備え、
前記制御部（２０）は、
前記第１スイッチング素子（ＳＷ１）、前記第２スイッチング素子（ＳＷ２）、前記第３スイッチング素子（ＳＷ３）、前記第４スイッチング素子（ＳＷ４）、前記第５スイッチング素子（ＳＷ５）、前記第６スイッチング素子（ＳＷ６）、前記第７スイッチング素子（ＳＷ７）及び前記第８スイッチング素子（ＳＷ８）をそれぞれＯＮ又はＯＦＦする制御信号を出力し、
前記第１スイッチング素子（ＳＷ１）に対する前記制御信号を基準制御信号とし、
前記基準制御信号の位相を反転した制御信号を基準反転信号としたとき、
前記第４スイッチング素子（ＳＷ４）及び前記第６スイッチング素子（ＳＷ６）に対する前記制御信号として前記基準制御信号を出力し、
前記第２スイッチング素子（ＳＷ２）、前記第３スイッチング素子（ＳＷ３）及び第８スイッチング素子（ＳＷ８）に対する前記制御信号として前記基準反転信号を出力し、
前記第２スイッチングレグ（Ｌ２）に含まれる前記第３スイッチング素子（ＳＷ３）及び第４スイッチング素子（ＳＷ４）に対する前記制御信号に対する、前記第４スイッチングレグ（Ｌ４）に含まれる前記第６スイッチング素子（ＳＷ６）及び第８スイッチング素子（ＳＷ８）に対する前記制御信号の位相の遅れ量（Ｔｂｓｔ）を第１位相シフト量とし、
前記第１スイッチングレグ（Ｌ１）に含まれる前記第１スイッチング素子（ＳＷ１）及び第２スイッチング素子（ＳＷ２）に対する前記制御信号に対する、前記第２スイッチングレグ（Ｌ２）に含まれる前記第３スイッチング素子（ＳＷ３）及び第４スイッチング素子（ＳＷ４）に対する前記制御信号の位相の遅れ量（Ｔｂｕｋ）を第２位相シフト量としたとき、
前記第１位相シフト量及び前記第２位相シフト量の少なくともいずれか一方を０とし、
前記第１位相シフト量を０まで減少させた後に、前記第２位相シフト量を０から増加させることによって、前記第１入出力端子対に入力される入力電圧よりも前記第２入出力端子対から出力される出力電圧が大きくなる昇圧動作から前記入力電圧よりも前記出力電圧が小さくなる降圧動作に切り替え、
前記第２位相シフト量を０まで減少させた後に、前記第１位相シフト量を０から増加させることによって、前記降圧動作から前記昇圧動作に切り替えることを特徴とする電力変換装置（１）。
＜発明２＞
第１入出力端子対（１３）と、
第２入出力端子対（１４）と、
前記第１入出力端子対（１３）及び前記第２入出力端子対（１４）に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）を制御する制御部（２０）と、
を有し、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（１０）は、
第１接続点（ｐ１）を介して直列接続された第１スイッチング素子（ＳＷ１）及び第２スイッチング素子（ＳＷ２）を有し、前記第１入出力端子対（１３）に接続された、第１スイッチングレグ（Ｌ１）と、
第２接続点（ｐ２）を介して直列接続された第３スイッチング素子（ＳＷ３）及び第４スイッチング素子（ＳＷ４）を有し、前記第１スイッチングレグ（Ｌ１）に並列接続された、第２スイッチングレグ（Ｌ２）と、
第３接続点（ｐ３）を介して直列接続された第５スイッチング素子（ＳＷ５）及び第７スイッチング（ＳＷ７）素子を有し、前記第２入出力端子対（１４）に接続された、第３スイッチングレグ（Ｌ３）と、
第４接続点（ｐ４）を介して直列接続された第６スイッチング素子（ＳＷ６）及び第８スイッチング素子（ＳＷ８）を有し、前記第３スイッチングレグ（Ｌ３）に並列接続された、第４スイッチングレグ（Ｌ４）と、
前記第１接続点（ｐ１）と前記第２接続点（ｐ２）とに接続されたトランス（ＴＲ）の一方の巻線（Ｗｎ１）と第１リアクトル（Ｌｒ１）とが直列接続された第１エネルギー蓄積変換部と、
前記第３接続点（ｐ３）と前記第４接続点（ｐ４）とに接続された前記トランス（ＴＲ）の他方の巻線（Ｗｎ２）と第２リアクトル（Ｌｒ２）とが直列接続された第２エネルギー蓄積変換部と、
を備え、
前記制御部（２０）が、
前記第１スイッチング素子（ＳＷ１）、前記第２スイッチング素子（ＳＷ２）、前記第３スイッチング素子（ＳＷ３）、前記第４スイッチング素子（ＳＷ４）、前記第５スイッチング素子（ＳＷ５）、前記第６スイッチング素子（ＳＷ６）、前記第７スイッチング素子（ＳＷ７）及び前記第８スイッチング素子（ＳＷ８）をそれぞれＯＮ又はＯＦＦする制御信号を出力し、
前記第１スイッチング素子（ＳＷ１）に対する前記制御信号を基準制御信号とし、
前記基準制御信号の位相を反転した制御信号を基準反転信号としたとき、
前記第４スイッチング素子（ＳＷ４）及び前記第６スイッチング素子（ＳＷ６）に対する前記制御信号として前記基準制御信号を出力し、
前記第２スイッチング素子（ＳＷ２）、前記第３スイッチング素子（ＳＷ３）及び第８スイッチング素子（ＳＷ８）に対する前記制御信号として前記基準反転信号を出力する電力変換装置（１）における電力変換方法であって、
前記第２スイッチングレグ（Ｌ２）に含まれる前記第３スイッチング素子（ＳＷ３）及び第４スイッチング素子（ＳＷ４）に対する前記制御信号に対する、前記第４スイッチングレグ（Ｌ４）に含まれる前記第６スイッチング素子（ＳＷ６）及び第８スイッチング素子（ＳＷ８）に対する前記制御信号の位相の遅れ量（Ｔｂｓｔ）を第１位相シフト量とし、
前記第１スイッチングレグ（Ｌ１）に含まれる前記第１スイッチング素子（ＳＷ１）及び第２スイッチング素子（ＳＷ２）に対する前記制御信号に対する、前記第２スイッチングレグ（Ｌ２）に含まれる前記第３スイッチング素子（ＳＷ３）及び第４スイッチング素子（ＳＷ４）に対する前記制御信号の位相の遅れ量（Ｔｂｕｋ）を第２位相シフト量としたとき、
少なくともいずれか一方が０である前記第１位相シフト量及び前記第２位相シフト量に対して、
前記第１位相シフト量を０まで減少させる第１ステップ（ステップＳ５及びステップＳ７）と、
前記第２位相シフト量を０から増加させる第２ステップ（ステップＳ５及びステップＳ６）とを、
を含む、前記第１入出力端子対（１３）に入力される入力電圧よりも前記第２入出力端子
対（１４）から出力される出力電圧が大きくなる昇圧動作から前記入力電圧よりも前記出力電圧が小さくなる降圧動作への第１切替ステップ（ステップＳ５、ステップＳ６及びステップＳ７）と、
前記第２位相シフト量を０まで減少させる第３ステップ（ステップＳ２及びステップＳ４）と、
前記第１位相シフト量を０から増加させる第４ステップ（ステップＳ２及びステップＳ３）とを、
を含む、前記降圧動作から前記昇圧動作への第２切替ステップ（ステップＳ２、ステップＳ３およびステップＳ４）と、
を有する電力変換方法。 Note that in order to make it possible to compare the constituent features of the present invention and the configurations of the embodiments, the constituent features of the present invention will be described below with reference numerals in the drawings.
<Invention 1>
a first input/output terminal pair (13);
a second input/output terminal pair (14);
a DC/DC converter (10) connected to the first input/output terminal pair (13) and the second input/output terminal pair (14);
a control unit (20) that controls the DC/DC converter (10);
has
The DC/DC converter (10) includes:
A first switching element (SW1) and a second switching element (SW2) connected in series via a first connection point (p1), and connected to the first input/output terminal pair (13). switching leg (L1),
A second switching element comprising a third switching element (SW3) and a fourth switching element (SW4) connected in series via a second connection point (p2), and connected in parallel to the first switching leg (L1). Leg (L2) and
The third switching element has a fifth switching element (SW5) and a seventh switching element (SW7) connected in series via a third connection point (p3), and is connected to the second input/output terminal pair (14). Switching leg (L3) and
A fourth switching element comprising a sixth switching element (SW6) and an eighth switching element (SW8) connected in series via a fourth connection point (p4), and connected in parallel to the third switching leg (L3). Leg (L4) and
A first energy source in which one winding (Wn1) of a transformer (TR) connected to the first connection point (p1) and the second connection point (p2) and a first reactor (Lr1) are connected in series. a storage conversion section;
A second winding (Wn2) of the transformer (TR) connected to the third connection point (p3) and the fourth connection point (p4) and a second reactor (Lr2) are connected in series. an energy storage conversion section;
Equipped with
The control unit (20) includes:
The first switching element (SW1), the second switching element (SW2), the third switching element (SW3), the fourth switching element (SW4), the fifth switching element (SW5), and the sixth switching element (SW6), outputs a control signal to turn on or off the seventh switching element (SW7) and the eighth switching element (SW8), respectively;
The control signal for the first switching element (SW1) is a reference control signal,
When a control signal obtained by inverting the phase of the reference control signal is used as a reference inversion signal,
Outputting the reference control signal as the control signal for the fourth switching element (SW4) and the sixth switching element (SW6),
Outputting the reference inversion signal as the control signal for the second switching element (SW2), the third switching element (SW3), and the eighth switching element (SW8),
The sixth switching element (included in the fourth switching leg (L4)) with respect to the control signal for the third switching element (SW3) and the fourth switching element (SW4) included in the second switching leg (L2) The amount of phase delay (Tbst) of the control signal with respect to SW6) and the eighth switching element (SW8) is set as a first phase shift amount,
The third switching element (included in the second switching leg (L2)) with respect to the control signal for the first switching element (SW1) and the second switching element (SW2) included in the first switching leg (L1) When the phase delay amount (Tbuk) of the control signal with respect to SW3) and the fourth switching element (SW4) is defined as the second phase shift amount,
At least one of the first phase shift amount and the second phase shift amount is set to 0,
By increasing the second phase shift amount from 0 after decreasing the first phase shift amount to 0, the second input/output terminal pair is lower than the input voltage input to the first input/output terminal pair. switching from a step-up operation in which the output voltage output from the converter is increased to a step-down operation in which the output voltage is smaller than the input voltage;
A power conversion device (1) characterized in that the step-down operation is switched to the step-up operation by increasing the first phase shift amount from 0 after decreasing the second phase shift amount to 0.
<Invention 2>
a first input/output terminal pair (13);
a second input/output terminal pair (14);
a DC/DC converter (10) connected to the first input/output terminal pair (13) and the second input/output terminal pair (14);
a control unit (20) that controls the DC/DC converter (10);
has
The DC/DC converter (10) includes:
A first switching element (SW1) and a second switching element (SW2) connected in series via a first connection point (p1), and connected to the first input/output terminal pair (13). switching leg (L1),
A second switching element comprising a third switching element (SW3) and a fourth switching element (SW4) connected in series via a second connection point (p2), and connected in parallel to the first switching leg (L1). Leg (L2) and
The third switching element has a fifth switching element (SW5) and a seventh switching element (SW7) connected in series via a third connection point (p3), and is connected to the second input/output terminal pair (14). Switching leg (L3) and
A fourth switching element comprising a sixth switching element (SW6) and an eighth switching element (SW8) connected in series via a fourth connection point (p4), and connected in parallel to the third switching leg (L3). Leg (L4) and
A first energy source in which one winding (Wn1) of a transformer (TR) connected to the first connection point (p1) and the second connection point (p2) and a first reactor (Lr1) are connected in series. a storage conversion section;
A second winding (Wn2) of the transformer (TR) connected to the third connection point (p3) and the fourth connection point (p4) and a second reactor (Lr2) are connected in series. an energy storage conversion section;
Equipped with
The control unit (20)
The first switching element (SW1), the second switching element (SW2), the third switching element (SW3), the fourth switching element (SW4), the fifth switching element (SW5), and the sixth switching element (SW6), outputs a control signal to turn on or off the seventh switching element (SW7) and the eighth switching element (SW8), respectively;
The control signal for the first switching element (SW1) is a reference control signal,
When a control signal obtained by inverting the phase of the reference control signal is used as a reference inversion signal,
Outputting the reference control signal as the control signal for the fourth switching element (SW4) and the sixth switching element (SW6),
A power conversion method in a power conversion device (1), wherein the reference inversion signal is output as the control signal for the second switching element (SW2), the third switching element (SW3), and the eighth switching element (SW8), ,
The sixth switching element (included in the fourth switching leg (L4)) with respect to the control signal for the third switching element (SW3) and the fourth switching element (SW4) included in the second switching leg (L2) The amount of phase delay (Tbst) of the control signal with respect to SW6) and the eighth switching element (SW8) is set as a first phase shift amount,
The third switching element (included in the second switching leg (L2)) with respect to the control signal for the first switching element (SW1) and the second switching element (SW2) included in the first switching leg (L1) When the phase delay amount (Tbuk) of the control signal with respect to SW3) and the fourth switching element (SW4) is defined as the second phase shift amount,
For the first phase shift amount and the second phase shift amount, at least one of which is 0,
a first step (step S5 and step S7) of reducing the first phase shift amount to 0;
a second step (step S5 and step S6) of increasing the second phase shift amount from 0;
The output voltage is higher than the input voltage due to the step-up operation in which the output voltage outputted from the second input/output terminal pair (14) is higher than the input voltage inputted to the first input/output terminal pair (13). a first switching step to step-down operation where the voltage is reduced (step S5, step S6, and step S7);
a third step (step S2 and step S4) of reducing the second phase shift amount to 0;
a fourth step (step S2 and step S3) of increasing the first phase shift amount from 0;
a second switching step from the step-down operation to the step-up operation (step S2, step S3, and step S4);
A power conversion method having.

１・・・電力変換装置
１０・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１・・・第１フルブリッジ回路
１２・・・第２フルブリッジ回路
１３・・・第１入出力端子対
１４・・・第２入出力端子対
２０・・・制御ユニット
Ｌ１・・・第１スイッチングレグ
Ｌ２・・・第２スイッチングレグ
Ｌ３・・・第３スイッチングレグ
Ｌ４・・・第４スイッチングレグ
Ｌｒ１・・・第１リアクトル
Ｌｒ２・・・第２リアクトル
ｐ１・・・第１接続点
ｐ２・・・第２接続点
ｐ３・・・第３接続点
ｐ４・・・第４接続点
ＳＷ１・・・第１スイッチング素子
ＳＷ２・・・第２スイッチング素子
ＳＷ３・・・第３スイッチング素子
ＳＷ４・・・第４スイッチング素子
ＳＷ５・・・第５スイッチング素子
ＳＷ６・・・第６スイッチング素子
ＳＷ７・・・第７スイッチング素子
ＳＷ８・・・第８スイッチング素子
ＴＲ・・・トランス
Ｗｎ１・・・第１巻線
Ｗｎ２・・・第２巻線 1... Power conversion device 10... DC/DC converter 11... First full bridge circuit 12... Second full bridge circuit 13... First input/output terminal pair 14... Second input Output terminal pair 20...Control unit L1...First switching leg L2...Second switching leg L3...Third switching leg L4...Fourth switching leg Lr1...First reactor Lr2. ...Second reactor p1...First connection point p2...Second connection point p3...Third connection point p4...Fourth connection point SW1...First switching element SW2...No. 2 switching element SW3...Third switching element SW4...Fourth switching element SW5...Fifth switching element SW6...Sixth switching element SW7...Seventh switching element SW8...Eighth switching Element TR...Transformer Wn1...First winding Wn2...Second winding

Claims (5)

第１入出力端子対と、
第２入出力端子対と、
前記第１入出力端子対及び前記第２入出力端子対に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部と、
を有し、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、
第１接続点を介して直列接続された第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を有し、前記第１入出力端子対に接続された、第１スイッチングレグと、
第２接続点を介して直列接続された第３スイッチング素子及び第４スイッチング素子を有し、前記第１スイッチングレグに並列接続された、第２スイッチングレグと、
第３接続点を介して直列接続された第５スイッチング素子及び第７スイッチング素子を有し、前記第２入出力端子対に接続された、第３スイッチングレグと、
第４接続点を介して直列接続された第６スイッチング素子及び第８スイッチング素子を有し、前記第３スイッチングレグに並列接続された、第４スイッチングレグと、
前記第１接続点と前記第２接続点とに接続されたトランスの一方の巻線と第１リアクトルとが直列接続された第１エネルギー蓄積変換部と、
前記第３接続点と前記第４接続点とに接続された前記トランスの他方の巻線と第２リアクトルとが直列接続された第２エネルギー蓄積変換部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、前記第４スイッチング素子、前記第５スイッチング素子、前記第６スイッチング素子、前記第７スイッチング素子及び前記第８スイッチング素子をそれぞれＯＮ又はＯＦＦする制御信号を出力し、
前記第１スイッチング素子に対する前記制御信号を基準制御信号とし、
前記基準制御信号の位相を反転した制御信号を基準反転信号としたとき、
前記第４スイッチング素子及び前記第６スイッチング素子に対する前記制御信号として
前記基準制御信号を出力し、
前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子及び第８スイッチング素子に対する前記制御信号として前記基準反転信号を出力し、
前記第２スイッチングレグに含まれる前記第３スイッチング素子及び第４スイッチング素子に対する前記制御信号に対する、前記第４スイッチングレグに含まれる前記第６スイッチング素子及び第８スイッチング素子に対する前記制御信号の位相の遅れ量を第１位相シフト量とし、
前記第１スイッチングレグに含まれる前記第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子に対する前記制御信号に対する、前記第２スイッチングレグに含まれる前記第３スイッチング素子及び第４スイッチング素子に対する前記制御信号の位相の遅れ量を第２位相シフト量としたとき、
前記第１位相シフト量及び前記第２位相シフト量の少なくともいずれか一方を０とし、
前記第１位相シフト量を０まで減少させた後に、前記第２位相シフト量を０から増加させることによって、前記第１入出力端子対に入力される入力電圧よりも前記第２入出力端子対から出力される出力電圧が大きくなる昇圧動作から前記入力電圧よりも前記出力電圧が小さくなる降圧動作に切り替え、
前記第２位相シフト量を０まで減少させた後に、前記第１位相シフト量を０から増加させることによって、前記降圧動作から前記昇圧動作に切り替えることを特徴とする電力変換装置。 a first input/output terminal pair;
a second input/output terminal pair;
a DC/DC converter connected to the first input/output terminal pair and the second input/output terminal pair;
a control unit that controls the DC/DC converter;
has
The DC/DC converter is
a first switching leg having a first switching element and a second switching element connected in series via a first connection point, and connected to the first input/output terminal pair;
a second switching leg having a third switching element and a fourth switching element connected in series via a second connection point, and connected in parallel to the first switching leg;
a third switching leg having a fifth switching element and a seventh switching element connected in series via a third connection point, and connected to the second input/output terminal pair;
a fourth switching leg having a sixth switching element and an eighth switching element connected in series via a fourth connection point, and connected in parallel to the third switching leg;
a first energy storage conversion unit in which one winding of a transformer connected to the first connection point and the second connection point and a first reactor are connected in series;
a second energy storage conversion unit in which the other winding of the transformer connected to the third connection point and the fourth connection point and a second reactor are connected in series;
Equipped with
The control unit includes:
Turn on the first switching element, the second switching element, the third switching element, the fourth switching element, the fifth switching element, the sixth switching element, the seventh switching element, and the eighth switching element, respectively. Or output a control signal to turn OFF,
The control signal for the first switching element is a reference control signal,
When a control signal obtained by inverting the phase of the reference control signal is used as a reference inversion signal,
outputting the reference control signal as the control signal for the fourth switching element and the sixth switching element;
outputting the reference inversion signal as the control signal for the second switching element, the third switching element, and the eighth switching element;
A phase delay of the control signal for the sixth switching element and the eighth switching element included in the fourth switching leg with respect to the control signal for the third switching element and fourth switching element included in the second switching leg. Let the amount be the first phase shift amount,
A phase delay of the control signal for the third switching element and the fourth switching element included in the second switching leg with respect to the control signal for the first switching element and second switching element included in the first switching leg. When the amount is the second phase shift amount,
At least one of the first phase shift amount and the second phase shift amount is set to 0,
By increasing the second phase shift amount from 0 after decreasing the first phase shift amount to 0, the second input/output terminal pair is lower than the input voltage input to the first input/output terminal pair. switching from a step-up operation in which the output voltage output from the converter is increased to a step-down operation in which the output voltage is smaller than the input voltage;
A power conversion device characterized in that the step-down operation is switched to the step-up operation by decreasing the second phase shift amount to 0 and then increasing the first phase shift amount from 0. 前記昇圧動作において、
前記制御部は、
前記第１スイッチング素子と前記第４スイッチング素子と前記第８スイッチング素子がＯＮされ、前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子と前記第５スイッチング素子と前記第６スイッチング素子と前記第７スイッチング素子がＯＦＦされる第１状態と、
前記第１スイッチング素子と前記第４スイッチング素子と前記第６スイッチング素子がＯＮされ、前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子と前記第５スイッチング素子と前記第７スイッチング素子と前記第８スイッチング素子がＯＦＦされる第２状態と、
前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子と前記第６スイッチング素子がＯＮされ、前記第１スイッチング素子と前記第４スイッチング素子と前記第５スイッチング素子と前記第７スイッチング素子と前記第８スイッチング素子がＯＦＦされる第３状態と、
前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子と前記第８スイッチング素子がＯＮされ、前記第１スイッチング素子と前記第４スイッチング素子と前記第５スイッチング素子と前記第６スイッチング素子と前記第７スイッチング素子がＯＦＦされる第４状態と、
を順に遷移させ、
前記第１状態の期間に対応する前記第１位相シフト量を増加させることによって前記入力電圧に対する前記出力電圧の昇圧比を増加させることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。 In the step-up operation,
The control unit includes:
The first switching element, the fourth switching element, and the eighth switching element are turned on, and the second switching element, the third switching element, the fifth switching element, the sixth switching element, and the seventh switching element are turned on. a first state in which is turned off;
The first switching element, the fourth switching element, and the sixth switching element are turned on, and the second switching element, the third switching element, the fifth switching element, the seventh switching element, and the eighth switching element are turned on. a second state in which is turned off;
The second switching element, the third switching element, and the sixth switching element are turned on, and the first switching element, the fourth switching element, the fifth switching element, the seventh switching element, and the eighth switching element are turned on. a third state in which the is turned off;
The second switching element, the third switching element, and the eighth switching element are turned on, and the first switching element, the fourth switching element, the fifth switching element, the sixth switching element, and the seventh switching element are turned on. a fourth state in which the is turned off;
transition in order,
The power conversion device according to claim 1, wherein the step-up ratio of the output voltage to the input voltage is increased by increasing the first phase shift amount corresponding to the period of the first state. 前記降圧動作において、
前記制御部は、
前記第１スイッチング素子と前記第４スイッチング素子と前記第６スイッチング素子がＯＮされ、前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子と前記第５スイッチング素子と前記第７スイッチング素子と前記第８スイッチング素子がＯＦＦされる第５状態と、
前記第２スイッチング素子と前記第４スイッチング素子と前記第６スイッチング素子が
ＯＮされ、前記第１スイッチング素子と前記第３スイッチング素子と前記第５スイッチング素子と前記第７スイッチング素子と前記第８スイッチング素子がＯＦＦされる第６状態と、
前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子と前記第８スイッチング素子がＯＮされ、前記第１スイッチング素子と前記第４スイッチング素子と前記第５スイッチング素子と前記第６スイッチング素子と前記第７スイッチング素子がＯＦＦされる第７状態と、
前記第１スイッチング素子と前記第３スイッチング素子と前記第８スイッチング素子がＯＮされ、前記第２スイッチング素子と前記第４スイッチング素子と前記第５スイッチング素子と前記第６スイッチング素子と前記第７スイッチング素子がＯＦＦされる第８状態とを順に遷移させ、
前記第８状態の期間に対応する前記第２位相シフト量を増加させることによって前記入力電圧に対する前記出力電圧の降圧比を減少させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。 In the step-down operation,
The control unit includes:
The first switching element, the fourth switching element, and the sixth switching element are turned on, and the second switching element, the third switching element, the fifth switching element, the seventh switching element, and the eighth switching element are turned on. a fifth state in which the is turned off;
The second switching element, the fourth switching element, and the sixth switching element are turned on, and the first switching element, the third switching element, the fifth switching element, the seventh switching element, and the eighth switching element are turned on. a sixth state in which the is turned off;
The second switching element, the third switching element, and the eighth switching element are turned on, and the first switching element, the fourth switching element, the fifth switching element, the sixth switching element, and the seventh switching element are turned on. a seventh state in which the is turned off;
The first switching element, the third switching element, and the eighth switching element are turned on, and the second switching element, the fourth switching element, the fifth switching element, the sixth switching element, and the seventh switching element are turned on. and an eighth state in which the switch is turned off,
3. The power conversion device according to claim 1, wherein the step-down ratio of the output voltage to the input voltage is decreased by increasing the second phase shift amount corresponding to the period of the eighth state. 前記第５スイッチング素子及び前記第７スイッチング素子は、それぞれ逆並列に接続される第５ダイオード及び第７ダイオードとして、ボディダイオードを含み、
前記制御部は、
前記第５スイッチング素子及び前記第７スイッチング素子は、前記第３スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子とそれぞれ同じタイミングでＯＮすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力変換装置。 The fifth switching element and the seventh switching element each include a body diode as a fifth diode and a seventh diode connected in antiparallel,
The control unit includes:
The power source according to any one of claims 1 to 3, wherein the fifth switching element and the seventh switching element are turned on at the same timing as the third switching element and the fourth switching element, respectively. conversion device. 第１入出力端子対と、
第２入出力端子対と、
前記第１入出力端子対及び前記第２入出力端子対に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部と、
を有し、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、
第１接続点を介して直列接続された第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子を有し、前記第１入出力端子対に接続された、第１スイッチングレグと、
第２接続点を介して直列接続された第３スイッチング素子及び第４スイッチング素子を有し、前記第１スイッチングレグに並列接続された、第２スイッチングレグと、
第３接続点を介して直列接続された第５スイッチング素子及び第７スイッチング素子を有し、前記第２入出力端子対に接続された、第３スイッチングレグと、
第４接続点を介して直列接続された第６スイッチング素子及び第８スイッチング素子を有し、前記第３スイッチングレグに並列接続された、第４スイッチングレグと、
前記第１接続点と前記第２接続点とに接続されたトランスの一方の巻線と第１リアクトルとが直列接続された第１エネルギー蓄積変換部と、
前記第３接続点と前記第４接続点とに接続された前記トランスの他方の巻線と第２リアクトルとが直列接続された第２エネルギー蓄積変換部と、
を備え、
前記制御部が、
前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子、前記第４スイッチング素子、前記第５スイッチング素子、前記第６スイッチング素子、前記第７スイッチング素子及び前記第８スイッチング素子をそれぞれＯＮ又はＯＦＦする制御信号を出力し、
前記第１スイッチング素子に対する前記制御信号を基準制御信号とし、
前記基準制御信号の位相を反転した制御信号を基準反転信号としたとき、
前記第４スイッチング素子及び前記第６スイッチング素子に対する前記制御信号として
前記基準制御信号を出力し、
前記第２スイッチング素子、前記第３スイッチング素子及び第８スイッチング素子に対する前記制御信号として前記基準反転信号を出力する電力変換装置における電力変換方法であって、
前記第２スイッチングレグに含まれる前記第３スイッチング素子及び第４スイッチング素子に対する前記制御信号に対する、前記第４スイッチングレグに含まれる前記第６スイッチング素子及び第８スイッチング素子に対する前記制御信号の位相の遅れ量を第１位相シフト量とし、
前記第１スイッチングレグに含まれる前記第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子に対する前記制御信号に対する、前記第２スイッチングレグに含まれる前記第３スイッチング素子及び第４スイッチング素子に対する前記制御信号の位相の遅れ量を第２位相シフト量としたとき、
少なくともいずれか一方が０である前記第１位相シフト量及び前記第２位相シフト量に対して、
前記第１位相シフト量を０まで減少させる第１ステップと、
前記第２位相シフト量を０から増加させる第２ステップとを、
を含む、前記第１入出力端子対に入力される入力電圧よりも前記第２入出力端子対から出力される出力電圧が大きくなる昇圧動作から前記入力電圧よりも前記出力電圧が小さくなる降圧動作への第１切替ステップと、
前記第２位相シフト量を０まで減少させる第３ステップと、
前記第１位相シフト量を０から増加させる第４ステップとを、
を含む、前記降圧動作から前記昇圧動作への第２切替ステップと、
を有する電力変換方法。 a first input/output terminal pair;
a second input/output terminal pair;
a DC/DC converter connected to the first input/output terminal pair and the second input/output terminal pair;
a control unit that controls the DC/DC converter;
has
The DC/DC converter is
a first switching leg having a first switching element and a second switching element connected in series via a first connection point, and connected to the first input/output terminal pair;
a second switching leg having a third switching element and a fourth switching element connected in series via a second connection point, and connected in parallel to the first switching leg;
a third switching leg having a fifth switching element and a seventh switching element connected in series via a third connection point, and connected to the second input/output terminal pair;
a fourth switching leg having a sixth switching element and an eighth switching element connected in series via a fourth connection point, and connected in parallel to the third switching leg;
a first energy storage conversion unit in which one winding of a transformer connected to the first connection point and the second connection point and a first reactor are connected in series;
a second energy storage conversion unit in which the other winding of the transformer connected to the third connection point and the fourth connection point and a second reactor are connected in series;
Equipped with
The control section,
Turn on the first switching element, the second switching element, the third switching element, the fourth switching element, the fifth switching element, the sixth switching element, the seventh switching element, and the eighth switching element, respectively. Or output a control signal to turn OFF,
The control signal for the first switching element is a reference control signal,
When a control signal obtained by inverting the phase of the reference control signal is used as a reference inversion signal,
outputting the reference control signal as the control signal for the fourth switching element and the sixth switching element;
A power conversion method in a power conversion device that outputs the reference inverted signal as the control signal for the second switching element, the third switching element, and the eighth switching element,
A phase delay of the control signal for the sixth switching element and the eighth switching element included in the fourth switching leg with respect to the control signal for the third switching element and fourth switching element included in the second switching leg. Let the amount be the first phase shift amount,
A phase delay of the control signal for the third switching element and the fourth switching element included in the second switching leg with respect to the control signal for the first switching element and second switching element included in the first switching leg. When the amount is the second phase shift amount,
For the first phase shift amount and the second phase shift amount, at least one of which is 0,
a first step of reducing the first phase shift amount to 0;
a second step of increasing the second phase shift amount from 0;
From a step-up operation in which the output voltage output from the second input/output terminal pair is higher than the input voltage input to the first input/output terminal pair to a step-down operation in which the output voltage is lower than the input voltage. a first switching step to
a third step of reducing the second phase shift amount to 0;
a fourth step of increasing the first phase shift amount from 0;
a second switching step from the step-down operation to the step-up operation,
A power conversion method having.
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