JPH01157265A - 直流／直流電力変換装置 - Google Patents
直流／直流電力変換装置Info
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- JPH01157265A JPH01157265A JP12986288A JP12986288A JPH01157265A JP H01157265 A JPH01157265 A JP H01157265A JP 12986288 A JP12986288 A JP 12986288A JP 12986288 A JP12986288 A JP 12986288A JP H01157265 A JPH01157265 A JP H01157265A
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- chopper
- boosting
- contactor
- voltage
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- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、昇降圧動作機能を有する直流／直流電力変換
装置に関するものである。
装置に関するものである。
この種の従来技術として、昇圧チョッパと降圧チョッパ
とを直列に接続した変換装置が知られている。
とを直列に接続した変換装置が知られている。
まず、この種変換装置を適用するシステムの一例として
、燃料電池を直流電源として用い、この燃料電池によっ
て、直流負荷に接続されている蓄電池に給電する給電シ
ステムを、第２図に示す。
、燃料電池を直流電源として用い、この燃料電池によっ
て、直流負荷に接続されている蓄電池に給電する給電シ
ステムを、第２図に示す。
ここで、１００は昇圧チョッパ、２００は降圧チョッパ
、３００は燃料電池、４００は蓄電池、５００は蓄電池
４００の直流負荷である。燃料電池３００の出力を昇圧
チョッパ１００および降圧チヲッパ２００により直流／
直流変換して得た直流出力によって蓄電池４００を充電
する。
、３００は燃料電池、４００は蓄電池、５００は蓄電池
４００の直流負荷である。燃料電池３００の出力を昇圧
チョッパ１００および降圧チヲッパ２００により直流／
直流変換して得た直流出力によって蓄電池４００を充電
する。
かかる燃料電池３００および蓄電池４００の電流／電圧
特性１ ｐｃ ／ Ｖ ｒｅおよびＩｓ／Ｖｍはたとえ
ば第３図（Ａ）および（Ｂ）にそれぞれ示すようになる
。
特性１ ｐｃ ／ Ｖ ｒｅおよびＩｓ／Ｖｍはたとえ
ば第３図（Ａ）および（Ｂ）にそれぞれ示すようになる
。
この特性にあっては、燃料電池３００の出力電流Ｉ Ｆ
Ｃに対する電圧ＶＦＣと蓄電池４０００Å力電流■、に
対する電圧■、との間に、Ｖ、Ｃ＞ＶＢおよびＶ ＦＣ
＜ Ｖ Ｂの状態が存在するので、第２図に示すように
昇圧および降圧機能を有する直流／直流変換装置が必要
となる。
Ｃに対する電圧ＶＦＣと蓄電池４０００Å力電流■、に
対する電圧■、との間に、Ｖ、Ｃ＞ＶＢおよびＶ ＦＣ
＜ Ｖ Ｂの状態が存在するので、第２図に示すように
昇圧および降圧機能を有する直流／直流変換装置が必要
となる。
そこで、この種昇降圧機能をもつ直流／直流変換装置の
従来例を第２図示の給電システムの例に通用した構成を
第４図に示す。
従来例を第２図示の給電システムの例に通用した構成を
第４図に示す。
第４図において、１は降圧チョッパ用電力トランジスタ
、２は昇圧チッッパ用電力トランジスタである。３は降
圧チョッパのトランジスタ１の非導通時リアクトル５に
蓄積されたエネルギを放出する還流ダイオード、４は昇
圧チョッパの出力電流の逆流を防止するダイオードであ
る。５は出力電流を平滑化するりアクドルである。６は
、燃料電池８の直流出力をトランジスタ２でスイッチン
グさせて、昇圧されたパルス出力を得るためのりアクド
ルである。７はトランジスタ２からの昇圧出力をダイオ
ード４を介して充電するコンデンサである。９はリアク
トル５からの平滑化出力によって充電される蓄電池、１
０はこの蓄電池９の直流負荷である。
、２は昇圧チッッパ用電力トランジスタである。３は降
圧チョッパのトランジスタ１の非導通時リアクトル５に
蓄積されたエネルギを放出する還流ダイオード、４は昇
圧チョッパの出力電流の逆流を防止するダイオードであ
る。５は出力電流を平滑化するりアクドルである。６は
、燃料電池８の直流出力をトランジスタ２でスイッチン
グさせて、昇圧されたパルス出力を得るためのりアクド
ルである。７はトランジスタ２からの昇圧出力をダイオ
ード４を介して充電するコンデンサである。９はリアク
トル５からの平滑化出力によって充電される蓄電池、１
０はこの蓄電池９の直流負荷である。
１１は燃料電池８の出力電流を検出するこめの変流器で
あり、その検出電流■Ｆｃと燃料電池８の出力電流指示
値Ｉｙどとを減算器１２に供給する。この減算器１２か
らの差出力を電流１１節器１３に供給して、チ噌ツバの
通流率指令値α“を算出する。
あり、その検出電流■Ｆｃと燃料電池８の出力電流指示
値Ｉｙどとを減算器１２に供給する。この減算器１２か
らの差出力を電流１１節器１３に供給して、チ噌ツバの
通流率指令値α“を算出する。
この指令値α０をα指令器１４に供給し、ここで、指令
値α９に応じて、例えばこのブロック１４内に示すよう
な特性に従って、降圧チぢツバの通流率指示値α績およ
び昇圧チョッパの通流率指示値α屯を求める。
値α９に応じて、例えばこのブロック１４内に示すよう
な特性に従って、降圧チぢツバの通流率指示値α績およ
び昇圧チョッパの通流率指示値α屯を求める。
すなわち、α指令器１４はαゝの小さい範囲では降圧チ
四ツバのみの通流率α１１肴を制御し、α“−１で降圧
チョッパが全導通になると、昇圧チ町ツバが動作し始め
る。
四ツバのみの通流率α１１肴を制御し、α“−１で降圧
チョッパが全導通になると、昇圧チ町ツバが動作し始め
る。
これら指示値αｆイおよびα昂を、それぞれ、降圧側お
よび昇圧側のパルス幅変調器１５および１６に供給し、
ここで、これら指示値に応じてパルス幅を変化させるこ
とによって降圧チッソバおよび昇圧チョ・シバのための
チョッパ制御出力を形成する。
よび昇圧側のパルス幅変調器１５および１６に供給し、
ここで、これら指示値に応じてパルス幅を変化させるこ
とによって降圧チッソバおよび昇圧チョ・シバのための
チョッパ制御出力を形成する。
これらチョッパ制御出力により、降圧チョッパ用ペース
ドライバ１７および昇圧チョッパ用ペースドライバ１８
をそれぞれ駆動し、これらドライバ１７および１８の各
出力によって、トランジスタ１および２の各ペースを制
御して、それぞれ、チＭ ソビングを行う。
ドライバ１７および昇圧チョッパ用ペースドライバ１８
をそれぞれ駆動し、これらドライバ１７および１８の各
出力によって、トランジスタ１および２の各ペースを制
御して、それぞれ、チＭ ソビングを行う。
以上のように、第４図示の従来例では、変流器１１で燃
料電池８が出力する電流を検出し、その燃料電池出力電
流が一定となるように制御し、その場合に、通流率指令
値α“が小さいときには昇圧チョッパを作動させ、α１
が大きくなると、昇圧動作に入って、降圧チョッパと昇
圧チｗｓｙバの双方を動作させることになる。
料電池８が出力する電流を検出し、その燃料電池出力電
流が一定となるように制御し、その場合に、通流率指令
値α“が小さいときには昇圧チョッパを作動させ、α１
が大きくなると、昇圧動作に入って、降圧チョッパと昇
圧チｗｓｙバの双方を動作させることになる。
このように、従来の直流／直流電力変換装置においては
、昇圧及び降圧いずれの動作時にも昇圧チョッパと降圧
チヲフパの両者が動作するので、比較的大きな損失が発
生するという問題がある。
、昇圧及び降圧いずれの動作時にも昇圧チョッパと降圧
チヲフパの両者が動作するので、比較的大きな損失が発
生するという問題がある。
そこで、本発明の目的は、昇圧チッッパと降圧チョッパ
を直列に接続した昇降圧電力変換装置において、かかる
装置が昇圧動作時に降圧チョッパ部の損失を軽減し、ま
た降圧動作時に昇圧チヲノバ部の損失を軽減して効率の
良い電力変換装置を提供することにある。
を直列に接続した昇降圧電力変換装置において、かかる
装置が昇圧動作時に降圧チョッパ部の損失を軽減し、ま
た降圧動作時に昇圧チヲノバ部の損失を軽減して効率の
良い電力変換装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、この発明によれば、前段に
昇圧チョッパを有し、後段に降圧チョッパを有する直流
／直流電力変換装置において、前記昇圧チョッパと降圧
チ目ツバの中いずれか一方にもしくはそれぞれに並列接
続され、前記昇圧チョッパと降圧チッンパの中いずれか
をもしくはそれぞれを短絡可能なバイパス手段と、前記
昇圧チョッパの昇圧動作時に前記降圧チョッパに並列接
続されたバイパス手段により前記降圧チョッパを短絡す
るように前記バイパス手段を制御する制御手段と、前記
降圧チョッパの降圧動作時に前記昇圧チョッパに並列接
続されたバイパス手段により前記昇圧チョッパを短絡す
るように前記バイパス手段を制御する制御手段を備える
。
昇圧チョッパを有し、後段に降圧チョッパを有する直流
／直流電力変換装置において、前記昇圧チョッパと降圧
チ目ツバの中いずれか一方にもしくはそれぞれに並列接
続され、前記昇圧チョッパと降圧チッンパの中いずれか
をもしくはそれぞれを短絡可能なバイパス手段と、前記
昇圧チョッパの昇圧動作時に前記降圧チョッパに並列接
続されたバイパス手段により前記降圧チョッパを短絡す
るように前記バイパス手段を制御する制御手段と、前記
降圧チョッパの降圧動作時に前記昇圧チョッパに並列接
続されたバイパス手段により前記昇圧チョッパを短絡す
るように前記バイパス手段を制御する制御手段を備える
。
本発明では、昇圧チョッパと、降圧チョッパと、コンタ
クタなどによるバイパス手段と、そのバイパス手段の制
御手段とにより電力変換装置を構成し、当該装置の昇圧
動作時には、降圧チョッパと並列に接続されたバイパス
手段のたとえばコンタクタを操作することにより、降圧
チョッパを短絡し、この降圧チョッパを経由せずに負荷
側へ電力を直接に供給する。また当該装置の降圧動作時
には、昇圧チョッパと並列に接続されたバイパス手段の
たとえばコンタクタを操作することにより、昇圧チョッ
パを短絡し、この昇圧チョッパを経由せずに負荷側へ電
力を直接に供給する。
クタなどによるバイパス手段と、そのバイパス手段の制
御手段とにより電力変換装置を構成し、当該装置の昇圧
動作時には、降圧チョッパと並列に接続されたバイパス
手段のたとえばコンタクタを操作することにより、降圧
チョッパを短絡し、この降圧チョッパを経由せずに負荷
側へ電力を直接に供給する。また当該装置の降圧動作時
には、昇圧チョッパと並列に接続されたバイパス手段の
たとえばコンタクタを操作することにより、昇圧チョッ
パを短絡し、この昇圧チョッパを経由せずに負荷側へ電
力を直接に供給する。
すなわち、本発明によれば、昇圧チョッパと降圧チョッ
パとを有する直流／直流電力変換装置において、昇圧動
作時及び降圧動作時に、一方のチョッパが短絡されて、
他方のチョッパからの直流出力が負荷側へ直接に供給さ
れるようにしたので、一方のチョッパでの電力損失を軽
減することができる。
パとを有する直流／直流電力変換装置において、昇圧動
作時及び降圧動作時に、一方のチョッパが短絡されて、
他方のチョッパからの直流出力が負荷側へ直接に供給さ
れるようにしたので、一方のチョッパでの電力損失を軽
減することができる。
以下に、図面に示す実施例に基づき本発明の詳細な説明
する。
する。
第１図は第２図に示したシステムに本発明を適用した電
力変換装置の一実施例を示す系統図である。ここで第４
図と同じ機能を有する部分には同一符号を付して前述と
重複した説明は省く。降圧側コンタクタ操作指令器１９
は降圧チョッパをバイパスするコンタクタ２０を制御す
るため、電流調節器１３から出るチョッパの通流率指令
値α０値α１・六を受け、１≦α１≦１＋Δαの範囲に
おいてヒステリシスをもつオン−オフ制御信号を形成し
、その制御信号によって、トランジスタ１とリアクトル
５との直列回路に並列に配置したコンタクタ２０のオン
、オフを制御する。
力変換装置の一実施例を示す系統図である。ここで第４
図と同じ機能を有する部分には同一符号を付して前述と
重複した説明は省く。降圧側コンタクタ操作指令器１９
は降圧チョッパをバイパスするコンタクタ２０を制御す
るため、電流調節器１３から出るチョッパの通流率指令
値α０値α１・六を受け、１≦α１≦１＋Δαの範囲に
おいてヒステリシスをもつオン−オフ制御信号を形成し
、その制御信号によって、トランジスタ１とリアクトル
５との直列回路に並列に配置したコンタクタ２０のオン
、オフを制御する。
α０がＯから増加していき、１＋Δαに至るまでコンタ
クタ２０はオフとなし、この間は降圧チョッパを動作さ
せ、α８〉１＋Δαのときにコンタクタ２０をオンとし
て、降圧チョッパを短絡する。
クタ２０はオフとなし、この間は降圧チョッパを動作さ
せ、α８〉１＋Δαのときにコンタクタ２０をオンとし
て、降圧チョッパを短絡する。
その状態からα“が１に低下するまでコンタクタ２０を
オン状態を保つようにヒステリシスをもたせており、α
“が１より低下したときにはじめてコンタクタ２０をオ
フにする。
オン状態を保つようにヒステリシスをもたせており、α
“が１より低下したときにはじめてコンタクタ２０をオ
フにする。
また昇圧側コンタクタ操作指令器２１は昇圧チョッパを
バイパスするコンタクタ２２を制御するため、電２ｉ！
調節器１３から出るチョッパの通流率指令値α０値α慣
を受け、１−Δα≦α“≦１の範囲においてヒステリシ
スをもつオン−オフ制御信号を形成し、その制御信号に
よって、ダイオード４とリアクトル６との直列回路に並
列に配置したコンタクタ２２のオン、オ、フを制御する
。
バイパスするコンタクタ２２を制御するため、電２ｉ！
調節器１３から出るチョッパの通流率指令値α０値α慣
を受け、１−Δα≦α“≦１の範囲においてヒステリシ
スをもつオン−オフ制御信号を形成し、その制御信号に
よって、ダイオード４とリアクトル６との直列回路に並
列に配置したコンタクタ２２のオン、オ、フを制御する
。
α”が０から増加していき、α＝１に至るまでコンタク
タ２２はオンとなし、この間は昇圧チョッパを短絡し、
１くα“のときにコンタクタ２２をオフとして、昇圧チ
ョッパを動作させる。この状態からα１が１−Δαに低
下するまでコンタクタ２２がオフ状態を保つようにヒス
テリシスをもたせており、α１が１−Δαより低下した
ときにはじめてコンタクタ２２をオンにする。
タ２２はオンとなし、この間は昇圧チョッパを短絡し、
１くα“のときにコンタクタ２２をオフとして、昇圧チ
ョッパを動作させる。この状態からα１が１−Δαに低
下するまでコンタクタ２２がオフ状態を保つようにヒス
テリシスをもたせており、α１が１−Δαより低下した
ときにはじめてコンタクタ２２をオンにする。
以上のように、本実施例では、昇圧および降圧チョッパ
にバイパス回路を配備し、そのコンタクタ２０および２
２を、α０に対してヒステリシスをもたせてオン、オフ
するようにしたので、昇圧時にはコンタクタ２０をオン
することによって昇圧チョッパの出力を直接蓄電池９に
供給でき、また降圧時にはコンタクタ２２をオンするこ
とによって降圧チョッパの出力を直接蓄電池９に供給で
きて、もって昇圧あるいは降圧チョッパからの電力を負
荷１０に直接供給できるので、従来のような昇圧および
降圧チョッパの存在に起因する損失をなくすることがで
きる。しかもコンタクタ２０と２２は前述したようなヒ
ステリシス特性をもってオン、オフされるので、負荷１
０の電流が多少変動しても、それに直ちに追従してコン
タクタ２０と２２が、オン、オフしてハンチング動作す
るのを防止することができる。
にバイパス回路を配備し、そのコンタクタ２０および２
２を、α０に対してヒステリシスをもたせてオン、オフ
するようにしたので、昇圧時にはコンタクタ２０をオン
することによって昇圧チョッパの出力を直接蓄電池９に
供給でき、また降圧時にはコンタクタ２２をオンするこ
とによって降圧チョッパの出力を直接蓄電池９に供給で
きて、もって昇圧あるいは降圧チョッパからの電力を負
荷１０に直接供給できるので、従来のような昇圧および
降圧チョッパの存在に起因する損失をなくすることがで
きる。しかもコンタクタ２０と２２は前述したようなヒ
ステリシス特性をもってオン、オフされるので、負荷１
０の電流が多少変動しても、それに直ちに追従してコン
タクタ２０と２２が、オン、オフしてハンチング動作す
るのを防止することができる。
この発明は前述のように昇圧チョッパと降圧チョッパと
を有する直流／直流電力変換装置において、昇圧あるい
は降圧動作時に、降圧あるいは昇圧チョッパがバイパス
されて、直流出力が負荷側へ直接に供給されるようにし
たので、制御動作をしていない降圧あるいは昇圧チョッ
パでの電力損失をなくすることができて変換装置の効率
の向上と装置の寿命の延長を計ることができる。
を有する直流／直流電力変換装置において、昇圧あるい
は降圧動作時に、降圧あるいは昇圧チョッパがバイパス
されて、直流出力が負荷側へ直接に供給されるようにし
たので、制御動作をしていない降圧あるいは昇圧チョッ
パでの電力損失をなくすることができて変換装置の効率
の向上と装置の寿命の延長を計ることができる。
第１図は本発明の実施例を示す系統図、第２図は直流／
直流電力変換装置の給電システム例のブロック図、第３
図（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ燃料電池および蓄電
池の電圧／を波特性例を示す特性図、第４図は従来例を
示す系統図である。 １００：昇圧チョッパ、２００ ：降圧チョッパ、３０
０：燃料電池、４００：蓄電池、５００：負荷、１：降
圧チョッパ用電力トランジスタ、２：昇圧チシソバ用電
力トランジスタ、３１４＝ダイオード、５，６：リアク
トル、７：コンデンサ、８：燃料電池、９：ｓｉｔ池、
１０：負荷、１１：電流検出用変流器、１２：減算器、
１３：電流調節器、１４：α指令器、１５゜１６：パル
ス幅変調器、１７．１８：ベースドライバ、１９：降圧
側コンタクタ操作指令器、２０．２２７バイパス用コン
タクタ、２１：昇圧側コンタクタ操作指飴電システム例
の７′口・・ツク品 第２図 ｆｉ料電）亡の電５糺／電圧拝柱図 １電５ｔ
の電流／電圧杆柁図（Ａ） （Ｂ） 第３図
直流電力変換装置の給電システム例のブロック図、第３
図（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ燃料電池および蓄電
池の電圧／を波特性例を示す特性図、第４図は従来例を
示す系統図である。 １００：昇圧チョッパ、２００ ：降圧チョッパ、３０
０：燃料電池、４００：蓄電池、５００：負荷、１：降
圧チョッパ用電力トランジスタ、２：昇圧チシソバ用電
力トランジスタ、３１４＝ダイオード、５，６：リアク
トル、７：コンデンサ、８：燃料電池、９：ｓｉｔ池、
１０：負荷、１１：電流検出用変流器、１２：減算器、
１３：電流調節器、１４：α指令器、１５゜１６：パル
ス幅変調器、１７．１８：ベースドライバ、１９：降圧
側コンタクタ操作指令器、２０．２２７バイパス用コン
タクタ、２１：昇圧側コンタクタ操作指飴電システム例
の７′口・・ツク品 第２図 ｆｉ料電）亡の電５糺／電圧拝柱図 １電５ｔ
の電流／電圧杆柁図（Ａ） （Ｂ） 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）前段に昇圧チョッパを有し、後段に降圧チョッパを
有する直流／直流電力変換装置において、前記昇圧チョ
ッパと降圧チョッパの中いずれか一方に並列に接続され
、前記昇圧もしくは降圧チョッパを短絡可能なバイパス
手段と、前記昇圧もしくは降圧チョッパの動作時に前記
バイパス手段により前記降圧チョッパもしくは昇圧チョ
ッパを短絡するように前記バイパス手段を制御する制御
手段とう備えたことを特徴とする直流／直流電力変換装
置。 ２）前段に昇圧チョッパを有し、後段に降圧チョッパを
有する直流／直流電力変換装置において、前記昇圧チョ
ッパと前記降圧チョッパとにそれぞれ並列に接続され、
前記昇圧及び降圧チョッパを短絡可能なバイパス手段と
、前記昇圧チョッパの昇圧動作時に前記降圧チョッパに
並列接続されたバイパス手段により前記降圧チョッパを
短絡するように前記バイパス手段を制御する制御手段と
、前記降圧チョッパの降圧動作時に前記昇圧チョッパに
並列接続されたバイパス手段により前記昇圧チョッパを
短絡するように前記バイパス手段を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする直流／直流電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12986288A JPH01157265A (ja) | 1987-09-02 | 1988-05-27 | 直流／直流電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21801487 | 1987-09-02 | ||
| JP62-218014 | 1987-09-02 | ||
| JP12986288A JPH01157265A (ja) | 1987-09-02 | 1988-05-27 | 直流／直流電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01157265A true JPH01157265A (ja) | 1989-06-20 |
Family
ID=26465131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12986288A Pending JPH01157265A (ja) | 1987-09-02 | 1988-05-27 | 直流／直流電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01157265A (ja) |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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