JPWO2017094488A1 - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
Description
直列接続された第1半導体スイッチおよび第2半導体スイッチをスイッチング制御して、入力される直流電圧を交流電圧に変換する電力変換部を有する電力変換装置において、
前記第1半導体スイッチの出力容量を増加させる第1容量追加回路と、
前記第1容量追加回路を駆動制御する第1駆動制御回路と、
を備え、
前記第1容量追加回路は、直列接続された第1容量性素子と第1切替部とを有し、前記第1半導体スイッチに並列接続され、
前記第1駆動制御回路は、前記第1半導体スイッチのターンオフ時に前記第1切替部をオンにすることにより、前記第1半導体スイッチの前記出力容量を増加させ、且つ前記第1半導体スイッチのターンオフから所定時間後に、前記第1切替部をオフにする。
前記共振用インダクタ、第1ダイオードおよび付加容量性素子の順に直列接続され、前記第1容量追加回路に並列接続された直列回路と、
前記第1容量性素子と前記第1切替部との接続点と、前記第1ダイオードと前記付加容量性素子との接続点との間に接続された第2ダイオードと、
をさらに備え、
前記付加容量性素子は前記第1容量性素子よりも容量が小さく、
前記第1ダイオードは、前記共振回路に共振電流が流れる方向に接続されていて、
前記第2ダイオードは、前記第1容量性素子を介して充電電流が流れる方向に接続されていることが好ましい。
前記第2容量追加回路は、直列接続された第2容量性素子と第2切替部とを有し、前記第2半導体スイッチに並列接続され、
前記第2駆動制御回路は、前記第2半導体スイッチのターンオフ時に前記第2切替部をオンにすることにより、前記第2半導体スイッチの前記出力容量を増加させ、且つ前記第2半導体スイッチのターンオフから所定時間後に、前記第2切替部をオフにする、
構成でもよい。
図1は、第1の実施形態に係る電力変換装置101の回路図である。
第2の実施形態に係る電力変換装置は、スイッチング調整回路の駆動時刻が第1の実施形態と相違する。以下、その相違点について説明する。なお、回路構成としては第1の実施形態と同じであるため、図2を用いて説明する。
第3の実施形態に係る電力変換装置は、スイッチング調整回路が共振回路をさらに備える点で、第2の実施形態と相違する。以下、その相違点について説明する。
図7は第4の実施形態に係るスイッチング調整回路1A,1B,1C,1Dの構成を示す回路図である。
第5の実施形態に係る電力変換装置は、軽負荷の場合にスイッチング調整回路を機能させない点で、第1〜第4の実施形態と相違する。
第6の実施形態に係る電力変換装置は、系統連系インバータとして適用したものであり、負荷の軽重に応じて、スイッチ素子Q1とスイッチ素子Q2のデッドタイムを調整する点で、第1〜第5の実施形態と異なる。
第7の実施形態に係る電力変換装置は、第6の実施形態において図9に示したスイッチング調整回路1A〜1Dのデッドタイムを、負荷の軽重に応じて調整するように構成される。
C22,C32,C42…キャパシタ
Co…平滑コンデンサ
Co1,Co2,Co3…出力容量
Cr…共振用コンデンサ
D1,D2,D3,D4…ダイオード
D11,D12,D13,D21…ダイオード
DB…ダイオードブリッジ
IN1,IN2…入力部
L1…インダクタ
Lr…共振用インダクタ
n1…1次巻線
n2…2次巻線
OUT1,OUT2…出力部
Q1,Q2,Q3,Q4…スイッチ素子
Q11,Q12,Q14…スイッチ素子
Q21,Q31,Q41…スイッチ素子
Q15,Q25,Q35,Q45…スイッチ素子
Ri,Ro…電流検出用抵抗
T…トランス
1A,1B,1C,1D…スイッチング調整回路
11…マイコン
12…ドライバ
13,14…電流検出部
101…電力変換装置
Claims (13)
- 直列接続された第1半導体スイッチおよび第2半導体スイッチをスイッチング制御して、入力される直流電圧を交流電圧に変換する電力変換部を有する電力変換装置において、
前記第1半導体スイッチの出力容量を増加させる第1容量追加回路と、
前記第1容量追加回路を駆動制御する第1駆動制御回路と、
を備え、
前記第1容量追加回路は、直列接続された第1容量性素子と第1切替部とを有し、前記第1半導体スイッチに並列接続され、
前記第1駆動制御回路は、前記第1半導体スイッチのターンオフ時に前記第1切替部をオンにすることにより、前記第1半導体スイッチの前記出力容量を増加させ、且つ前記第1半導体スイッチのターンオフから所定時間後に、前記第1切替部をオフにする、
電力変換装置。 - 前記第1駆動制御回路は、前記第1半導体スイッチのオン中に前記第1切替部をオンにする、請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記第1駆動制御回路は、前記第1半導体スイッチのオン中に前記第1切替部をオフ状態にし、前記第1半導体スイッチのターンオフ時に前記第1切替部をオンにした後、前記所定時間後に前記第1切替部を再度オフにする、
請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記第1駆動制御回路は、前記第1半導体スイッチの一のスイッチング周期内に、前記第1切替部を複数回オンオフさせる、
請求項3に記載の電力変換装置。 - 前記第1容量性素子を含み、前記第1切替部のオフ時に電流が流れる共振回路、を備える、請求項1から4のいずれかに記載の電力変換装置。
- 前記共振回路は、前記第1容量性素子と共振する共振用インダクタを有し、
前記共振用インダクタ、第1ダイオードおよび付加容量性素子の順に直列接続され、前記第1容量追加回路に並列接続された直列回路と、
前記第1容量性素子と前記第1切替部との接続点と、前記第1ダイオードと前記付加容量性素子との接続点との間に接続された第2ダイオードと、
をさらに備え、
前記付加容量性素子は前記第1容量性素子よりも容量が小さく、
前記第1ダイオードは、前記共振回路に共振電流が流れる方向に接続されていて、
前記第2ダイオードは、前記第1容量性素子を介して充電電流が流れる方向に接続されている、
請求項5に記載の電力変換装置。 - 前記第1容量性素子は寄生容量を有する第4半導体スイッチであり、前記付加容量性素子は寄生容量を有する第5半導体スイッチである、
請求項6に記載の電力変換装置。 - 少なくとも前記第4半導体スイッチ、前記第5半導体スイッチ、前記第1ダイオード,および前記第2ダイオードは単一の集積回路で構成されている、
請求項7に記載の電力変換装置。 - 前記電力変換部の出力電流である負荷電流の大きさを検出する電流検出部と、
前記負荷電流の大きさに応じて、前記第1半導体スイッチと前記第2半導体スイッチが共にオフである期間の長さを調整するデッドタイム調整回路を更に備える、請求項1から8のいずれかに記載の電力変換装置。 - 前記デッドタイム調整回路は、前記負荷電流の大きさに応じて、前記第1切替部のオン時間の長さを調整することを特徴とする請求項9に記載の電力変換装置。
- 前記電力変換部の出力電流である負荷電流の大きさを検出する電流検出部と、
前記負荷電流の大きさが閾値を下回った場合、前記第1容量性素子への通電経路を遮断する遮断部と、
を備える請求項1から8のいずれかに記載の電力変換装置。 - 前記第1半導体スイッチおよび前記第2半導体スイッチは窒化ガリウム半導体素子であり、
前記第1切替部はシリコン半導体素子である、
請求項1から11のいずれかに記載の電力変換装置。 - 前記第2半導体スイッチの出力容量を増加させる第2容量追加回路と、
前記第2容量追加回路を駆動制御する第2駆動制御回路と、
を更に備え、
前記第2容量追加回路は、直列接続された第2容量性素子と第2切替部とを有し、前記第2半導体スイッチに並列接続され、
前記第2駆動制御回路は、前記第2半導体スイッチのターンオフ時に前記第2切替部をオンにすることにより、前記第2半導体スイッチの前記出力容量を増加させ、且つ前記第2半導体スイッチのターンオフから所定時間後に、前記第2切替部をオフにする、
請求項1から12のいずれかに記載の電力変換装置。
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