KR20210157856A - 전력 변환 장치 - Google Patents

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KR20210157856A
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유키히로 니시카와
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후지 덴키 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

본 발명의 전력 변환 장치는, 제어부는, 제2 브릿지 회로로부터 제1 브릿지 회로에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 제1 브릿지 회로의 제1 레그를 오프한 상태에서, 제1 브릿지 회로의 제2 상부 암 및 제2 하부 암을, 온 시간이 겹치지 않도록 교대로 온하여, 제1 브릿지 회로의 공진 콘덴서에 모이는 전력을 크게 하도록 구성되어 있다.

Description

전력 변환 장치{POWER CONVERTING APPARATUS}
본 발명은 전력 변환 장치에 관한 것으로, 특히, 제1 브릿지 회로 및 제2 브릿지 회로를 구비하는 전력 변환 장치에 관한 것이다.
종래, 제1 브릿지 회로 및 제2 브릿지 회로를 구비하는 전력 변환 장치가 알려져 있다. 이러한 전력 변환 장치는, 예컨대, 일본 특허 공개 제2013-230067호 공보에 개시되어 있다.
상기 일본 특허 공개 제2013-230067호 공보에는, 공진 콘덴서를 갖는 제1 브릿지 회로와, 제1 브릿지 회로에 트랜스를 통해 접속되어, 공진 콘덴서를 갖는 제2 브릿지 회로를 구비하는 전력 변환 장치가 개시되어 있다. 이 일본 특허 공개 제2013-230067호 공보의 전력 변환 장치에서는, 제2 브릿지 회로로부터 제1 브릿지 회로에 전력을 공급하는 경우에, 승압 동작을 행하기 위해, 제2 브릿지 회로의 공진 콘덴서의 사용을 전환하기 위한 전환 회로를 제2 브릿지 회로에 마련하고 있다.
그러나, 상기 일본 특허 공개 제2013-230067호 공보의 전력 변환 장치에서는, 제1 브릿지 회로 및 제2 브릿지 회로의 양방에 공진 콘덴서를 마련하며, 제2 브릿지 회로로부터 제1 브릿지 회로에 전력을 공급하는 경우에, 승압 동작을 행하기 위해, 제2 브릿지 회로의 공진 콘덴서의 사용을 전환하기 위한 전환 회로를 제2 브릿지 회로에 마련하고 있다. 이 때문에, 제2 브릿지 회로에 공진 콘덴서 및 전환 회로를 마련할 필요가 있기 때문에, 회로 구성이 복잡화한다고 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 이 발명의 하나의 목적은, 회로 구성의 복잡화를 억제하면서, 제2 브릿지 회로로부터 제1 브릿지 회로에 전력을 전달할 때에 승압 및 강압 동작을 행하는 것이 가능한 전력 변환 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 국면에 따른 전력 변환 장치는, 제1 상부 암 및 제1 하부 암을 갖는 제1 레그와, 제2 상부 암 및 제2 하부 암을 갖는 제2 레그와, 제1 레그 및 제2 레그 사이에 마련된 공진 콘덴서를 포함하는 제1 브릿지 회로와, 제1 브릿지 회로에 대하여 트랜스를 통해 접속된 제2 브릿지 회로와, 제1 브릿지 회로 및 제2 브릿지 회로의 스위칭을 제어하는 제어부를 구비하고, 제어부는, 제2 브릿지 회로로부터 제1 브릿지 회로에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 제1 브릿지 회로의 제1 레그를 오프한 상태에서, 제1 브릿지 회로의 제2 상부 암 및 제2 하부 암을, 온 시간이 겹치지 않도록 교대로 온하여, 제1 브릿지 회로의 공진 콘덴서에 모이는 전력을 크게 하도록 구성되어 있다.
본 발명의 하나의 국면에 따른 전력 변환 장치에서는, 상기한 바와 같이, 제2 브릿지 회로로부터 제1 브릿지 회로에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 제1 브릿지 회로의 제1 레그를 오프한 상태에서, 제1 브릿지 회로의 제2 상부 암 및 제2 하부 암을, 온 시간이 겹치지 않도록 교대로 온하여, 제1 브릿지 회로의 공진 콘덴서에 모이는 전력을 크게 하는 제어를 행하는 제어부를 마련한다. 이에 의해, 제1 브릿지 회로의 스위칭을 제어함으로써, 제2 브릿지 회로로부터 제1 브릿지 회로에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행할 수 있기 때문에, 공진 콘덴서 및 공진 콘덴서의 사용을 전환하기 위한 전환 회로를 제2 브릿지 회로에 마련할 필요가 없다. 그 결과, 회로 구성의 복잡화를 억제하면서, 제2 브릿지 회로로부터 제1 브릿지 회로에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행할 수 있다.
상기 하나의 국면에 따른 전력 변환 장치에 있어서, 바람직하게는, 제어부는, 제2 브릿지 회로로부터 제1 브릿지 회로에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 제1 브릿지 회로의 제2 상부 암의 온 시간과 제2 하부 암의 온 시간을 제어하도록 구성되어 있다. 이와 같이 구성하면, 제1 브릿지 회로의 제2 상부 암의 온 시간과 제2 하부 암의 온 시간을 크게 함으로써, 제1 브릿지 회로의 공진 콘덴서에 모이는 전력을 크게 할 수 있다. 이에 의해, 제1 브릿지 회로의 제2 상부 암의 온 시간과 제2 하부 암의 온 시간을 제어함으로써, 제1 브릿지 회로로부터 출력되는 승압 전압의 값을 용이하게 제어할 수 있다.
이 경우, 바람직하게는, 제어부는, 제1 브릿지 회로의 출력 전압과 목표 전압의 오차에 기초하여, 제1 브릿지 회로의 제2 상부 암의 온 시간과 제2 하부 암의 온 시간을 조정하도록 구성되어 있다. 이와 같이 구성하면, 제1 브릿지 회로의 출력 전압이 목표 전압이 되도록, 제1 브릿지 회로의 제2 상부 암의 온 시간과 제2 하부 암의 온 시간을 조정함으로써, 제1 브릿지 회로의 출력 전압을 목표 전압에 용이하게 근접시킬 수 있다.
상기 하나의 국면에 따른 전력 변환 장치에 있어서, 바람직하게는, 제어부는, 제2 브릿지 회로로부터 제1 브릿지 회로에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 제1 브릿지 회로의 제2 상부 암 및 제2 하부 암을, 오프 시간이 서로 겹치도록 오프하여, 제1 브릿지 회로의 제1 레그 및 제2 레그에 병렬로 마련된 평활 콘덴서에 전력을 모으도록 구성되어 있다. 이와 같이 구성하면, 제1 브릿지 회로의 공진 콘덴서에 전력이 지나치게 모이는 것을 억제하여 제1 브릿지 회로로부터 출력되는 승압 전압을 용이하게 원하는 값으로 할 수 있다.
상기 하나의 국면에 따른 전력 변환 장치에 있어서, 바람직하게는, 제2 브릿지 회로는, 제3 상부 암 및 제3 하부 암을 갖는 제3 레그와, 제4 상부 암 및 제4 하부 암을 갖는 제4 레그를 포함하고, 제어부는, 제2 브릿지 회로로부터 제1 브릿지 회로에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 제2 브릿지 회로의 제3 상부 암 및 제3 하부 암을 반전시켜 교대로 온 오프하고, 제2 브릿지 회로의 제4 상부 암 및 제4 하부 암을 반전시켜 교대로 온 오프하며, 제1 브릿지 회로의 제2 상부 암을 제3 상부 암의 온에 동기시켜 온하고, 제2 하부 암을 제3 하부 암의 온에 동기시켜 온하는 제어를 행하도록 구성되어 있다. 이와 같이 구성하면, 트랜스에 대하여 서로 다른 방향의 전류를 교대로 통전시킬 수 있기 때문에, 트랜스에 대하여 일방향에만 전류를 통전시키는 경우와 다르게, 연속적으로 제2 브릿지 회로로부터 제1 브릿지 회로에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행할 수 있다.
이 경우, 바람직하게는, 제어부는, 제2 브릿지 회로로부터 제1 브릿지 회로에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 제2 브릿지 회로의 제3 상부 암 및 제3 하부 암을 각각 듀티비를 0.5로 하여 반전시켜 교대로 온 오프하고, 제2 브릿지 회로의 제4 상부 암 및 제4 하부 암을 각각 듀티비를 0.5로 하며, 제4 상부 암을 제3 하부 암의 온에 동기시켜 온하고, 제4 하부 암을 제3 상부 암의 온에 동기시켜 온하는 제어를 행하도록 구성되어 있다. 이와 같이 구성하면, 트랜스에 대하여 서로 다른 방향에 통전하는 시간을 같게 할 수 있기 때문에, 밸런스 좋게 트랜스에 전류를 통전하여, 안정되게 연속적으로 승압 동작을 행할 수 있다.
상기 제2 브릿지 회로가 제3 레그 및 제4 레그를 포함하는 구성의 전력 변환 장치에 있어서, 바람직하게는, 제어부는, 제2 브릿지 회로로부터 제1 브릿지 회로에 전력을 전달할 때에 강압 동작을 행하는 경우에, 제2 브릿지 회로의 제3 상부 암 및 제4 상부 암의 온 시간이 서로 겹치도록 온하고, 제2 브릿지 회로의 제3 하부 암 및 제4 하부 암의 온 시간이 서로 겹치도록 온하여, 제1 브릿지 회로의 공진 콘덴서에 모이는 전력을 작게 함으로써, 강압하도록 구성되어 있다. 이와 같이 구성하면, 승압 동작 및 강압 동작 중 어느 쪽에 있어서도 제1 브릿지 회로의 스위칭과 제2 브릿지 회로의 스위칭을 제어하기 때문에, 스위칭의 타이밍을 제어함으로써 승압 동작 및 강압 동작을 심리스로 행할 수 있다.
상기 하나의 국면에 따른 전력 변환 장치에 있어서, 바람직하게는, 제어부는, 제2 브릿지 회로로부터 제1 브릿지 회로에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 제1 브릿지 회로의 제2 상부 암의 온 시간과 제2 하부 암의 온 시간을 동일하게 하여, 제2 상부 암 및 제2 하부 암의 스위칭의 제어를 행하도록 구성되어 있다. 이와 같이 구성하면, 제2 상부 암을 온함으로써 공진 콘덴서에 모이는 전력과, 제2 하부 암을 온함으로써 공진 콘덴서에 모이는 전력을 대략 같게 할 수 있기 때문에, 제2 상부 암 및 제2 하부 암을 이용하여 안정되게 승압 동작을 행할 수 있다.
도 1은 일실시형태에 따른 전력 변환 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 일실시형태에 따른 전력 변환 장치의 제어부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 일실시형태에 따른 전력 변환 장치의 제어량(λ)과 제2 상부 암 및 제2 하부 암의 듀티비의 관계를 나타낸 도면이다.
도 4는 일실시형태에 따른 전력 변환 장치의 제어량(λ)과 제3 상부 암에 대한 제4 상부 암의 위상각의 어긋남의 관계를 나타낸 도면이다.
도 5는 일실시형태에 따른 전력 변환 장치의 제어량(λ)과 전압 변환율(M)의 관계를 나타낸 도면이다.
도 6은 일실시형태에 따른 전력 변환 장치의 강압 시의 동작을 설명하기 위한 타임 차트이다.
도 7은 일실시형태에 따른 전력 변환 장치의 상태 I에 있어서의 전류 경로를 나타낸 회로도이다.
도 8은 일실시형태에 따른 전력 변환 장치의 상태 II에 있어서의 전류 경로를 나타낸 회로도이다.
도 9는 일실시형태에 따른 전력 변환 장치의 상태 III에 있어서의 전류 경로를 나타낸 회로도이다.
도 10은 일실시형태에 따른 전력 변환 장치의 상태 IV에 있어서의 전류 경로를 나타낸 회로도이다.
도 11은 일실시형태에 따른 전력 변환 장치의 상태 V에 있어서의 전류 경로를 나타낸 회로도이다.
도 12는 일실시형태에 따른 전력 변환 장치의 상태 VI에 있어서의 전류 경로를 나타낸 회로도이다.
도 13은 일실시형태에 따른 전력 변환 장치의 승압 시의 동작을 설명하기 위한 타임 차트이다.
도 14는 일실시형태에 따른 전력 변환 장치의 상태 VII에 있어서의 전류 경로를 나타낸 회로도이다.
도 15는 일실시형태에 따른 전력 변환 장치의 상태 VIII에 있어서의 전류 경로를 나타낸 회로도이다.
도 16은 일실시형태에 따른 전력 변환 장치의 상태 IX에 있어서의 전류 경로를 나타낸 회로도이다.
도 17은 일실시형태에 따른 전력 변환 장치의 상태 X에 있어서의 전류 경로를 나타낸 회로도이다.
도 18은 일실시형태에 따른 전력 변환 장치의 상태 XI에 있어서의 전류 경로를 나타낸 회로도이다.
도 19는 일실시형태에 따른 전력 변환 장치의 상태 XII에 있어서의 전류 경로를 나타낸 회로도이다.
이하, 본 발명을 구체화한 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.
도 1∼도 5를 참조하여, 일실시형태에 따른 전력 변환 장치(100)의 구성에 대해서 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 전력 변환 장치(100)는, 공급된 직류 전력의 전압을 변환하여 직류 전력을 출력하도록 구성되어 있다. 전력 변환 장치(100)는, 예컨대, 전기 자동차에 탑재되어 있다. 전력 변환 장치(100)가 탑재된 전기 자동차는, 배터리에 충전된 전력에 의해 모터를 구동시킴으로써 주행한다. 또한, 전기 자동차는, 커넥터를 통해 외부 전원에 접속되어, 전력 변환 장치(100)에 의해 전력 변환하여, 외부 전원으로부터 배터리에 충전 가능하게 구성되어 있다. 또한, 전기 자동차는, 배터리의 전력을, 차내의 전기 장비에 공급 가능하게 구성되어 있다. 또한, 전기 자동차는, 배터리의 전력을, 전력 변환 장치(100)에 의해 전력 변환하여, 외부에 접속된 주택 등에 상용 전력(100 V/200 V의 교류 전력)을 공급 가능하게 구성되어 있다.
전력 변환 장치(100)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제1 브릿지 회로(1)와, 제2 브릿지 회로(2)와, 트랜스(3)와, 제어부(4)를 구비하고 있다. 제1 브릿지 회로(1)는, 제1 상부 암(11) 및 제1 하부 암(12)을 갖는 제1 레그(1a)와, 제2 상부 암(13) 및 제2 하부 암(14)을 갖는 제2 레그(1b)를 포함하고 있다. 또한, 제1 브릿지 회로(1)는, 제1 레그(1a) 및 제2 레그(1b)에 병렬로 마련된 평활 콘덴서(15)를 포함하고 있다. 또한, 제1 브릿지 회로(1)는, 제1 레그(1a) 및 제2 레그(1b) 사이에 마련된 공진 콘덴서(16)를 포함하고 있다.
제2 브릿지 회로(2)는, 제3 상부 암(21) 및 제3 하부 암(22)을 갖는 제3 레그(2a)와, 제4 상부 암(23) 및 제4 하부 암(24)을 갖는 제4 레그(2b)를 포함하고 있다. 또한, 제2 브릿지 회로(2)는, 제3 레그(2a) 및 제4 레그(2b)에 병렬로 마련된 평활 콘덴서(25)를 포함하고 있다. 제2 브릿지 회로(2)는, 트랜스(3)를 통해 제1 브릿지 회로(1)에 접속되어 있다.
제1 브릿지 회로(1)의 각 암[제1 상부 암(11), 제1 하부 암(12), 제2 상부 암(13) 및 제2 하부 암(14)]과, 제2 브릿지 회로(2)의 각 암[제3 상부 암(21), 제3 하부 암(22), 제4 상부 암(23) 및 제4 하부 암(24)]은, 스위칭 소자를 포함하고 있다. 스위칭 소자는, 제어부(4)로부터의 게이트 신호에 기초하여 스위칭(온 오프를 전환함)하도록 구성되어 있다. 스위칭 소자는, 온한 경우에 일방향 및 타방향의 양방에 통전 가능하고, 오프인 경우에 일방향(도 1의 아래로부터 상방향)에만 통전 가능하다.
전력 변환 장치(100)는, 제1 브릿지 회로(1)에 전력을 입력하고, 전력을 변환하여, 제2 브릿지 회로(2)로부터 전력을 출력하는 동작과, 제2 브릿지 회로(2)에 전력을 입력하고, 전력을 변환하여, 제1 브릿지 회로(1)로부터 전력을 출력하는 동작을 행하는 것이 가능한 양방향 전력 변환 장치이다. 구체적으로는, 전력 변환 장치(100)는, 배터리의 충전 시에, 제1 브릿지 회로(1)가 양방향 동작 가능한 인버터를 통해 외부 전원에 접속되고, 제2 브릿지 회로(2)가 배터리에 접속된다. 즉, 전력 변환 장치(100)는, 배터리의 충전 시에, 제1 브릿지 회로(1)에 공급된 직류 전력을 변환하여, 제2 브릿지 회로(2)로부터 출력하도록 구성되어 있다. 전력 변환 장치(100)는, 배터리의 방전 시에, 제1 브릿지 회로(1)가 양방향 동작 가능한 인버터를 통해 외부의 설비에 접속되고, 제2 브릿지 회로(2)가 배터리에 접속된다. 즉, 전력 변환 장치(100)는, 배터리의 방전 시에, 배터리로부터 제2 브릿지 회로(2)에 공급된 직류 전력을 변환하여, 제1 브릿지 회로(1)로부터 출력하도록 구성되어 있다.
트랜스(3)는, 제1 브릿지 회로(1)와 제2 브릿지 회로(2)를, 절연적으로 접속하고 있다. 또한, 트랜스(3)는, 제1 브릿지 회로(1)의 전압과 제2 브릿지 회로(2)의 전압을 변환한다. 트랜스(3)는, 제1 브릿지 회로(1)측의 1차 권선과, 제2 브릿지 회로(2)측의 2차 권선을 포함하고 있다. 1차 권선의 권수:2차 권선의 권수는, n:1이다.
제어부(4)는, 제1 브릿지 회로(1) 및 제2 브릿지 회로(2)의 스위칭을 제어한다. 즉, 제어부(4)는, 게이트 신호에 의해 각 암[제1 상부 암(11), 제1 하부 암(12), 제2 상부 암(13), 제2 하부 암(14), 제3 상부 암(21), 제3 하부 암(22), 제4 상부 암(23) 및 제4 하부 암(24)]의 온 오프를 제어하도록 구성되어 있다.
제어부(4)는, 예컨대, 신호를 처리하는 마이크로 컨트롤러에 의해 구성되어 있다. 구체적으로는, 제어부(4)는, 연산 처리부와 메모리가 마련된 집적 회로를 포함하고 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 제어부(4)는, 제어적인 구성으로서, 감산부(41)와, 오차 증폭부(42)와, 리미터(43)와, 리미터(44)와, 펄스 생성부(45)를 포함하고 있다. 제어부(4)는, 출력 전압 및 전압 지령값(목표 전압)에 기초하여, 게이트 신호를 출력하여, 제1 브릿지 회로(1) 및 제2 브릿지 회로(2)의 스위칭을 제어하도록 구성되어 있다.
제어부(4)의 감산부(41)는, 전압 지령값으로부터 전압 측정값(출력 전압값)을 감하여 오차를 오차 증폭부(42)에 입력한다. 전압 측정값은, 제1 브릿지 회로(1)에 전력을 입력하여 제2 브릿지 회로(2)로부터 전력을 출력하는 경우는, 제2 브릿지 회로(2)측의 전압값이 이용된다. 또한, 전압 측정값은, 제2 브릿지 회로(2)에 전력을 입력하여 제1 브릿지 회로(1)로부터 전력을 출력하는 경우는, 제1 브릿지 회로(1)측의 전압값이 이용된다.
오차 증폭부(42)는, 감산부(41)로부터 입력된 오차를 증폭하여 처리하고, 0 이상 1 이하의 범위의 제어량(λ)을 산출한다. 또한, 오차 증폭부(42)는, 산출한 제어량(λ)을 리미터(43 및 44)에 출력한다.
리미터(43)는, 제어량(λ)이 0 이상 0.25 미만인 경우, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제2 상부 암(13) 및 제2 하부 암(14)의 듀티비가 0이 되도록 제어하는 신호를 펄스 생성부(45)에 출력한다. 또한, 리미터(43)는, 제어량(λ)이 0 이상 0.25 미만인 경우, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제3 상부 암(21)에 대한 제4 상부 암(23)의 위상각의 어긋남이, 0도 내지 180도의 범위가 되도록 제어하는 신호를 펄스 생성부(45)에 출력한다.
리미터(44)는, 제어량(λ)이 0.25 이상 0.5 이하인 경우, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제2 상부 암(13) 및 제2 하부 암(14)의 듀티비가 0 내지 0.25의 범위가 되도록 제어하는 신호를 펄스 생성부(45)에 출력한다. 또한, 리미터(43)는, 제어량(λ)이 0.25 이상 0.5 이하인 경우, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제3 상부 암(21)에 대한 제4 상부 암(23)의 위상각의 어긋남이, 180도가 되도록 제어하는 신호를 펄스 생성부(45)에 출력한다.
펄스 생성부(45)는, 리미터(43 및 44)로부터 출력되는 신호에 기초하여, 제1 상부 암(11), 제1 하부 암(12), 제2 상부 암(13), 제2 하부 암(14), 제3 상부 암(21), 제3 하부 암(22), 제4 상부 암(23) 및 제4 하부 암(24)의 각각의 게이트(G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7 및 G8)에 송신하는 게이트 신호를 생성한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 제어량(λ)이 0 이상 0.25 미만인 경우, 전압 변환율(M)이 1 미만이며, 강압 동작이 된다. 또한, 제어량(λ)이 0.25보다 크고 0.5 미만인 경우, 전압 변환율(M)이 1보다 커져, 승압 동작이 된다. 또한, 전압 변환율(M)은, M=[권선의 권수의 비(n)]×(출력 전압)/(입력 전압)의 식에 의해 표시된다.
제어부(4)는, 제2 브릿지 회로(2)로부터 제1 브릿지 회로(1)에 전력을 전달하는 경우에, 공진 콘덴서(16)가 마련되어 있는 정류측의 제1 브릿지 회로(1)를 배전압 정류 동작시키며, 소정의 전압값이 되도록, 잉여 에너지를 전력 공급측[제2 브릿지 회로(2)측]에 회생시켜 승압 동작시키도록 제어한다. 또한, 제어부(4)는, 잉여 에너지를 회생시킬 수 없는 전압 변환율의 범위에서는, 공진 콘덴서가 마련되지 않은 전력 공급측의 제2 브릿지 회로(2)를 위상 시프트 동작시키도록 제어한다.
이에 의해, 전압의 변동이 비교적 큰 배터리로부터 출력하는 전력을, 외부에 출력하는 경우라도, 폭넓은 범위에서 승압할 수 있기 때문에, 출력 전압을 일정하게 제어하는 것이 가능하다. 그 결과, 배터리로부터의 입력 전압이 상정 이상으로 변동한 경우라도, 안정된 전압의 직류 전력을 출력할 수 있기 때문에, 장치의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능하다.
제어부(4)는, 입력되는 전력을, 출력되는 전압이 일정해지도록 제어하여 전력을 변환하도록 구성되어 있다. 즉, 출력되는 전력의 전압값을 감시하면서, 피드백 제어를 행함으로써, 출력 전력의 전압이 일정해지도록 제어한다.
여기서, 본 실시형태에서는, 제어부(4)는, 제2 브릿지 회로(2)로부터 제1 브릿지 회로(1)에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 제1 브릿지 회로(1)의 제1 레그(1a)를 오프한 상태에서, 제1 브릿지 회로(1)의 제2 상부 암(13) 및 제2 하부 암(14)을, 온 시간이 겹치지 않도록 교대로 온하여, 제1 브릿지 회로(1)의 공진 콘덴서(16)에 모이는 전력을 크게 하는 제어를 행하도록 구성되어 있다.
또한, 제어부(4)는, 제2 브릿지 회로(2)로부터 제1 브릿지 회로(1)에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 제1 브릿지 회로(1)의 제2 상부 암(13)의 온 시간과 제2 하부 암(14)의 온 시간을 제어하도록 구성되어 있다.
또한, 제어부(4)는, 제1 브릿지 회로(1)의 출력 전압과 목표 전압의 오차에 기초하여, 제1 브릿지 회로(1)의 제2 상부 암(13)의 온 시간과 제2 하부 암(14)의 온 시간을 조정하도록 구성되어 있다.
또한, 제어부(4)는, 제2 브릿지 회로(2)로부터 제1 브릿지 회로(1)에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 제1 브릿지 회로(1)의 제2 상부 암(13) 및 제2 하부 암(14)을, 오프 시간이 서로 겹치도록 오프하여, 제1 브릿지 회로(1)의 제1 레그(1a) 및 제2 레그(1b)에 병렬로 마련된 평활 콘덴서(15)에 전력을 모으도록 구성되어 있다.
또한, 제어부(4)는, 제2 브릿지 회로(2)로부터 제1 브릿지 회로(1)에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 제2 브릿지 회로(2)의 제3 상부 암(21) 및 제3 하부 암(22)을 반전시켜 교대로 온 오프하고, 제2 브릿지 회로(2)의 제4 상부 암(23) 및 제4 하부 암(24)을 반전시켜 교대로 온 오프하며, 제1 브릿지 회로(1)의 제2 상부 암(13)을 제3 상부 암(21)의 온에 동기시켜 온하고, 제2 하부 암(14)을 제3 하부 암(22)의 온에 동기시켜 온하는 제어를 행하도록 구성되어 있다.
또한, 제어부(4)는, 제2 브릿지 회로(2)로부터 제1 브릿지 회로(1)에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 제2 브릿지 회로(2)의 제3 상부 암(21) 및 제3 하부 암(22)을 각각 듀티비를 0.5로 하여 반전시켜 교대로 온 오프하고, 제2 브릿지 회로(2)의 제4 상부 암(23) 및 제4 하부 암(24)을 각각 듀티비를 0.5로 하며, 제4 상부 암(23)을 제3 하부 암(22)의 온에 동기시켜 온하고, 제4 하부 암(24)을 제3 상부 암(21)의 온에 동기시켜 온하는 제어를 행하도록 구성되어 있다.
또한, 제어부(4)는, 제2 브릿지 회로(2)로부터 제1 브릿지 회로(1)에 전력을 전달할 때에 강압 동작을 행하는 경우에, 제2 브릿지 회로(2)의 제3 상부 암(21) 및 제4 상부 암(23)의 온 시간이 서로 겹치도록 온하고, 제2 브릿지 회로(2)의 제3 하부 암(22) 및 제4 하부 암(24)의 온 시간이 서로 겹치도록 온하여, 제1 브릿지 회로(1)의 공진 콘덴서(16)에 모이는 전력을 작게 함으로써, 강압하도록 구성되어 있다.
또한, 제어부(4)는, 제2 브릿지 회로(2)로부터 제1 브릿지 회로(1)에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 제1 브릿지 회로(1)의 제2 상부 암(13)의 온 시간과 제2 하부 암(14)의 온 시간을 동일하게 하여, 제2 상부 암(13) 및 제2 하부 암(14)의 스위칭의 제어를 행하도록 구성되어 있다.
또한, 제어부(4)는, 제1 브릿지 회로(1)로부터 제2 브릿지 회로(2)에 전력을 전달하는 경우, 펄스 주파수 변조 제어 및 위상 시프트 제어에 의해, 입력 전압을 승압 및 강압시켜 출력하도록 제어한다.
(강압 동작)
도 6∼도 12를 참조하여, 전력 변환 장치(100)에 있어서, 제2 브릿지 회로(2)로부터 제1 브릿지 회로(1)에 전력을 전달할 때에 강압 동작을 행하는 경우 에 대해서 설명한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 강압 동작에서는, 제1 브릿지 회로(1)의 제1 상부 암(11), 제1 하부 암(12), 제2 상부 암(13) 및 제2 하부 암(14)은 전부 오프가 된다. 즉, 게이트(G1, G2, G3 및 G4)는, 항상 오프가 된다. 또한, 제3 상부 암(21) 및 제3 하부 암(22)은, 듀티비 0.5에 있어서 교대로 온 오프된다. 즉, 게이트(G5)는, 위상각이 0도부터 180도까지는 온이 되고, 180도부터 360도(=0도)까지는 오프가 된다. 또한, 게이트(G6)는, 위상각이 0도부터 180도까지는 오프가 되고, 180도부터 360도(=0도)까지는 온이 된다.
또한, 제4 상부 암(23) 및 제4 하부 암(24)은, 듀티비 0.5에 있어서 교대로 온 오프된다. 또한, 제4 상부 암(23)은, 제3 상부 암(21)에 대하여 시프트량(θ)만큼 지연시켜 온 오프된다. 또한, 제4 하부 암(24)은, 제3 하부 암(22)에 대하여 시프트량(θ)만큼 지연시켜 온 오프된다. 즉, 게이트(G7)는, 위상각이 θ부터 180도+θ까지는 온이 되고, 180도+θ부터 360도+θ(=θ도)까지는 오프가 된다. 또한, 게이트(G8)는, 위상각이 θ부터 180도+θ까지는 오프가 되고, 180도+θ부터 360도+θ(=θ도)까지는 온이 된다.
또한, 시프트량(θ)을 감소시킴으로써, 제3 상부 암(21)의 온 및 제4 상부 암(23)의 온[제3 하부 암(22)의 온 및 제4 하부 암(24)의 온]이 겹치는 시간이 길어진다. 온이 겹치는 시간이 길어지면, 트랜스(3)에 인가되는 전압이 0이 되는 시간이 길어지기 때문에, 출력 전압이 작아진다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 상태 I에 있어서, 제1 브릿지 회로(1)에서는, 트랜스(3), 제1 상부 암(11), 평활 콘덴서(15), 제2 하부 암(14), 공진 콘덴서(16)를 지나는 전류 회로가 된다. 또한, 제2 브릿지 회로(2)에서는, 트랜스(3), 제4 하부 암(24), 평활 콘덴서(25), 제3 상부 암(21)을 지나는 전류 회로가 된다. 이 경우, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제2 브릿지 회로(2)를 흐르는 전류(Is)는 증가한다. 또한, 제1 상부 암(11)에 흐르는 전류(I1) 및 제2 하부 암(14)에 흐르는 전류(I4)는 감소한다. 또한, 제1 하부 암(12)에 흐르는 전류(I2) 및 제2 상부 암(13)에 흐르는 전류(I3)는 0이다. 또한, 공진 콘덴서(16)의 전압(Vcr)은 증가한다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 상태 II에 있어서, 제1 브릿지 회로(1)에서는, 트랜스(3), 제1 상부 암(11), 평활 콘덴서(15), 제2 하부 암(14), 공진 콘덴서(16)를 지나는 전류 회로가 된다. 또한, 제2 브릿지 회로(2)에서는, 트랜스(3), 제4 상부 암(23), 제3 상부 암(21)을 지나는 전류 회로가 된다. 이 경우, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제2 브릿지 회로(2)를 흐르는 전류(Is)는 감소한다. 또한, 제1 상부 암(11)에 흐르는 전류(I1) 및 제2 하부 암(14)에 흐르는 전류(I4)는 증가한다. 또한, 제1 하부 암(12)에 흐르는 전류(I2) 및 제2 상부 암(13)에 흐르는 전류(I3)는 0이다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 상태 III에 있어서, 제1 브릿지 회로(1)에서는, 전류가 흐르지 않는다. 또한, 제2 브릿지 회로(2)에서는, 트랜스(3), 제4 상부 암(23), 제3 상부 암(21)을 지나는 전류 회로가 된다. 이 경우, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제2 브릿지 회로(2)를 흐르는 전류(Is)는 일정하다. 또한, 제1 상부 암(11)에 흐르는 전류(I1) 및 제2 하부 암(14)에 흐르는 전류(I4)는 0이다. 또한, 제1 하부 암(12)에 흐르는 전류(I2) 및 제2 상부 암(13)에 흐르는 전류(I3)는 0이다. 또한, 공진 콘덴서(16)의 전압(Vcr)은 일정하다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 상태 IV에 있어서, 제1 브릿지 회로(1)에서는, 트랜스(3), 공진 콘덴서(16), 제2 상부 암(13), 평활 콘덴서(15), 제1 하부 암(12)을 지나는 전류 회로가 된다. 또한, 제2 브릿지 회로(2)에서는, 트랜스(3), 제3 하부 암(22), 평활 콘덴서(25), 제4 상부 암(23)을 지나는 전류 회로가 된다. 이 경우, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제2 브릿지 회로(2)를 흐르는 전류(Is)는 감소한다. 또한, 제1 상부 암(11)에 흐르는 전류(I1) 및 제2 하부 암(14)에 흐르는 전류(I4)는 0이다. 또한, 제1 하부 암(12)에 흐르는 전류(I2) 및 제2 상부 암(13)에 흐르는 전류(I3)는 감소한다. 또한, 공진 콘덴서(16)의 전압(Vcr)은 감소한다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 상태 V에 있어서, 제1 브릿지 회로(1)에서는, 트랜스(3), 공진 콘덴서(16), 제2 상부 암(13), 평활 콘덴서(15), 제1 하부 암(12)을 지나는 전류 회로가 된다. 또한, 제2 브릿지 회로(2)에서는, 트랜스(3), 제3 하부 암(22), 제4 하부 암(24)을 지나는 전류 회로가 된다. 이 경우, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제2 브릿지 회로(2)를 흐르는 전류(Is)는 증가한다. 또한, 제1 상부 암(11)에 흐르는 전류(I1) 및 제2 하부 암(14)에 흐르는 전류(I4)는 0이다. 또한, 제1 하부 암(12)에 흐르는 전류(I2) 및 제2 상부 암(13)에 흐르는 전류(I3)는 증가한다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 상태 VI에 있어서, 제1 브릿지 회로(1)에서는, 전류가 흐르지 않는다. 또한, 제2 브릿지 회로(2)에서는, 트랜스(3), 제3 하부 암(22), 제4 하부 암(24)을 지나는 전류 회로가 된다. 이 경우, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제2 브릿지 회로(2)를 흐르는 전류(Is)는 일정하다. 또한, 제1 상부 암(11)에 흐르는 전류(I1) 및 제2 하부 암(14)에 흐르는 전류(I4)는 0이다. 또한, 제1 하부 암(12)에 흐르는 전류(I2) 및 제2 상부 암(13)에 흐르는 전류(I3)는 0이다. 또한, 공진 콘덴서(16)의 전압(Vcr)은 일정하다.
(승압 동작)
도 13∼도 19를 참조하여, 전력 변환 장치(100)에 있어서, 제2 브릿지 회로(2)로부터 제1 브릿지 회로(1)에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우 에 대해서 설명한다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 승압 동작에서는, 제1 브릿지 회로(1)의 제1 상부 암(11) 및 제1 하부 암(12)은 오프가 된다. 즉, 게이트(G1 및 G2)는, 항상 오프가 된다. 또한, 제3 상부 암(21) 및 제3 하부 암(22)은, 듀티비 0.5에 있어서 교대로 온 오프된다. 즉, 게이트(G5)는, 위상각이 0도부터 180도까지는 온이 되고, 180도부터 360도(=0도)까지는 오프가 된다. 또한, 게이트(G6)는, 위상각이 0도부터 180도까지는 오프가 되고, 180도부터 360도(=0도)까지는 온이 된다.
또한, 제4 상부 암(23) 및 제4 하부 암(24)은, 듀티비 0.5에 있어서 교대로 온 오프된다. 또한, 제4 상부 암(23)은, 제3 상부 암(21)에 대하여 180도만큼 지연시켜 온 오프된다. 또한, 제4 하부 암(24)은, 제3 하부 암(22)에 대하여 180도만큼 지연시켜 온 오프된다. 즉, 게이트(G7)는, 위상각이 0도부터 180도까지는 오프가 되고, 180도로부터 360도(=0도)까지는 온이 된다. 또한, 게이트(G8)는, 위상각이 0도부터 180도까지는 온이 되고, 180도부터 360도(=0도)까지는 오프가 된다.
또한, 제1 브릿지 회로(1)의 제2 상부 암(13) 및 제2 하부 암(14)은, 듀티비가 제어되어 온 오프된다. 또한, 제2 상부 암(13) 및 제2 하부 암(14)의 듀티비는 같다. 또한, 제2 상부 암(13)은, 제3 상부 암(21)의 상승 또는 제3 하부 암(22)의 하강에 동기하여 온이 된다. 또한, 제2 하부 암(14)은, 제4 하부 암(24)의 상승 또는 제4 상부 암(23)의 하강에 동기하여 온이 된다. 즉, 게이트(G3)는, 위상각이 0도부터 A1 동안 온이 된다. 또한, 게이트(G4)는, 위상각이 180도부터 A1 동안 온이 된다.
또한, 제2 상부 암(13) 및 제2 하부 암(14)의 듀티비(A1 기간)를 조정함으로써, 출력 전압이 제어된다. 제2 상부 암(13) 및 제2 하부 암(14)의 듀티비(A1 기간)를 증가시키면, 상태 VII 및 상태 XI의 시간이 길어지고, 공진 콘덴서(16)의 전압(Vcr)의 진폭이 증가한다. 그리고, 상태 II 및 상태 V에 있어서, 트랜스(3)에 발생하는 전압에 대하여 공진 콘덴서(16)의 전압이 가산된 전압이 평활 회로에 인가됨으로써, 출력 전압이 커진다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 상태 VII에 있어서, 제1 브릿지 회로(1)에서는, 트랜스(3), 제1 상부 암(11), 제2 상부 암(13), 공진 콘덴서(16)를 지나는 전류 회로가 된다. 또한, 제2 브릿지 회로(2)에서는, 트랜스(3), 제4 하부 암(24), 평활 콘덴서(25), 제3 상부 암(21)을 지나는 전류 회로가 된다. 이 경우, 도 13에 나타내는 바와 같이, 제2 브릿지 회로(2)를 흐르는 전류(Is)는 증가한다. 또한, 제1 상부 암(11)에 흐르는 전류(I1)는 감소한다. 또한, 제1 하부 암(12)에 흐르는 전류(I2)는 0이다. 또한, 제2 상부 암(13)에 흐르는 전류(I3)는 증가한다. 또한, 제2 하부 암(14)에 흐르는 전류(I4)는 0이다. 또한, 공진 콘덴서(16)의 전압(Vcr)은 증가한다.
도 15에 나타내는 바와 같이, 상태 VIII에 있어서, 제1 브릿지 회로(1)에서는, 트랜스(3), 제1 상부 암(11), 평활 콘덴서(15), 제2 하부 암(14), 공진 콘덴서(16)를 지나는 전류 회로가 된다. 또한, 제2 브릿지 회로(2)에서는, 트랜스(3), 제4 하부 암(24), 평활 콘덴서(25), 제3 상부 암(21)을 지나는 전류 회로가 된다. 이 경우, 도 13에 나타내는 바와 같이, 제2 브릿지 회로(2)를 흐르는 전류(Is)는 감소한다. 또한, 제1 상부 암(11)에 흐르는 전류(I1)는 증가한다. 또한, 제1 하부 암(12)에 흐르는 전류(I2)는 0이다. 또한, 제2 상부 암(13)에 흐르는 전류(I3)는 0이다. 또한, 제2 하부 암(14)에 흐르는 전류(I4)는 증가한다. 또한, 공진 콘덴서(16)의 전압(Vcr)은 증가한다.
도 16에 나타내는 바와 같이, 상태 IX에 있어서, 제1 브릿지 회로(1)에서는, 전류가 흐르지 않는다. 또한, 제2 브릿지 회로(2)에서는, 트랜스(3), 제4 하부 암(24), 평활 콘덴서(25), 제3 상부 암(21)을 지나는 전류 회로가 된다. 이 경우, 도 13에 나타내는 바와 같이, 제2 브릿지 회로(2)를 흐르는 전류(Is)는 증가한다. 또한, 제1 상부 암(11)에 흐르는 전류(I1)는 0이다. 또한, 제1 하부 암(12)에 흐르는 전류(I2)는 0이다. 또한, 제2 상부 암(13)에 흐르는 전류(I3)는 0이다. 또한, 제2 하부 암(14)에 흐르는 전류(I4)는 0이다. 또한, 공진 콘덴서(16)의 전압(Vcr)은 일정하다.
도 17에 나타내는 바와 같이, 상태 X에 있어서, 제1 브릿지 회로(1)에서는, 트랜스(3), 공진 콘덴서(16), 제2 하부 암(14), 제1 하부 암(12)을 지나는 전류 회로가 된다. 또한, 제2 브릿지 회로(2)에서는, 트랜스(3), 제3 하부 암(22), 평활 콘덴서(25), 제4 상부 암(23)을 지나는 전류 회로가 된다. 이 경우, 도 13에 나타내는 바와 같이, 제2 브릿지 회로(2)를 흐르는 전류(Is)는 감소한다. 또한, 제1 상부 암(11)에 흐르는 전류(I1)는 0이다. 또한, 제1 하부 암(12)에 흐르는 전류(I2)는 감소한다. 또한, 제2 상부 암(13)에 흐르는 전류(I3)는 0이다. 또한, 제2 하부 암(14)에 흐르는 전류(I4)는 증가한다. 또한, 공진 콘덴서(16)의 전압(Vcr)은 감소한다.
도 18에 나타내는 바와 같이, 상태 XI에 있어서, 제1 브릿지 회로(1)에서는, 트랜스(3), 공진 콘덴서(16), 제2 상부 암(13), 평활 콘덴서(15), 제1 하부 암(12)을 지나는 전류 회로가 된다. 또한, 제2 브릿지 회로(2)에서는, 트랜스(3), 제3 하부 암(22), 평활 콘덴서(25), 제4 상부 암(23)을 지나는 전류 회로가 된다. 이 경우, 도 13에 나타내는 바와 같이, 제2 브릿지 회로(2)를 흐르는 전류(Is)는 증가한다. 또한, 제1 상부 암(11)에 흐르는 전류(I1)는 0이다. 또한, 제1 하부 암(12)에 흐르는 전류(I2)는 증가한다. 또한, 제2 상부 암(13)에 흐르는 전류(I3)는 증가한다. 또한, 제2 하부 암(14)에 흐르는 전류(I4)는 0이다. 또한, 공진 콘덴서(16)의 전압(Vcr)은 감소한다.
도 19에 나타내는 바와 같이, 상태 XII에 있어서, 제1 브릿지 회로(1)에서는, 전류가 흐르지 않는다. 또한, 제2 브릿지 회로(2)에서는, 트랜스(3), 제3 하부 암(22), 평활 콘덴서(25), 제4 상부 암(23)을 지나는 전류 회로가 된다. 이 경우, 도 13에 나타내는 바와 같이, 제2 브릿지 회로(2)를 흐르는 전류(Is)는 감소한다. 또한, 제1 상부 암(11)에 흐르는 전류(I1)는 0이다. 또한, 제1 하부 암(12)에 흐르는 전류(I2)는 0이다. 또한, 제2 상부 암(13)에 흐르는 전류(I3)는 0이다. 또한, 제2 하부 암(14)에 흐르는 전류(I4)는 0이다. 또한, 공진 콘덴서(16)의 전압(Vcr)은 일정하다.
(본 실시형태의 효과)
본 실시형태에서는, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이, 제2 브릿지 회로(2)로부터 제1 브릿지 회로(1)에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 제1 브릿지 회로(1)의 제1 레그(1a)를 오프한 상태에서, 제1 브릿지 회로(1)의 제2 상부 암(13) 및 제2 하부 암(14)을, 온 시간이 겹치지 않도록 교대로 온하여, 제1 브릿지 회로(1)의 공진 콘덴서(16)에 모이는 전력을 크게 하는 제어를 행하는 제어부(4)를 마련한다. 이에 의해, 제1 브릿지 회로(1)의 스위칭을 제어함으로써, 제2 브릿지 회로(2)로부터 제1 브릿지 회로(1)에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행할 수 있기 때문에, 공진 콘덴서 및 공진 콘덴서의 사용을 전환하기 위한 전환 회로를 제2 브릿지 회로(2)에 마련할 필요가 없다. 그 결과, 회로 구성의 복잡화를 억제하면서, 제2 브릿지 회로(2)로부터 제1 브릿지 회로(1)에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이, 제어부(4)를, 제2 브릿지 회로(2)로부터 제1 브릿지 회로(1)에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 제1 브릿지 회로(1)의 제2 상부 암(13)의 온 시간과 제2 하부 암(14)의 온 시간을 제어하도록 구성한다. 이에 의해, 제1 브릿지 회로(1)의 제2 상부 암(13)의 온 시간과 제2 하부 암(14)의 온 시간을 크게 함으로써, 제1 브릿지 회로(1)의 공진 콘덴서(16)에 모이는 전력을 크게 할 수 있다. 이에 의해, 제1 브릿지 회로(1)의 제2 상부 암(13)의 온 시간과 제2 하부 암(14)의 온 시간을 제어함으로써, 제1 브릿지 회로(1)로부터 출력되는 승압 전압의 값을 용이하게 제어할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이, 제어부(4)를, 제1 브릿지 회로(1)의 출력 전압과 목표 전압의 오차에 기초하여, 제1 브릿지 회로(1)의 제2 상부 암(13)의 온 시간과 제2 하부 암(14)의 온 시간을 조정하도록 구성한다. 이에 의해, 제1 브릿지 회로(1)의 출력 전압이 목표 전압이 되도록, 제1 브릿지 회로(1)의 제2 상부 암(13)의 온 시간과 제2 하부 암(14)의 온 시간을 조정함으로써, 제1 브릿지 회로(1)의 출력 전압을 목표 전압에 용이하게 근접시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이, 제어부(4)를, 제2 브릿지 회로(2)로부터 제1 브릿지 회로(1)에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 제1 브릿지 회로(1)의 제2 상부 암(13) 및 제2 하부 암(14)을, 오프 시간이 서로 겹치도록 오프하여, 제1 브릿지 회로(1)의 제1 레그(1a) 및 제2 레그(1b)에 병렬로 마련된 평활 콘덴서(15)에 전력을 모으도록 구성한다. 이에 의해, 제1 브릿지 회로(1)의 공진 콘덴서(16)에 전력이 지나치게 모이는 것을 억제하여 제1 브릿지 회로(1)로부터 출력되는 승압 전압을 용이하게 원하는 값으로 할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이, 제어부(4)를, 제2 브릿지 회로(2)로부터 제1 브릿지 회로(1)에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 제2 브릿지 회로(2)의 제3 상부 암(21) 및 제3 하부 암(22)을 반전시켜 교대로 온 오프하고, 제2 브릿지 회로(2)의 제4 상부 암(23) 및 제4 하부 암(24)을 반전시켜 교대로 온 오프하며, 제1 브릿지 회로(1)의 제2 상부 암(13)을 제3 상부 암(21)의 온에 동기시켜 온하고, 제2 하부 암(14)을 제3 하부 암(22)의 온에 동기시켜 온하는 제어를 행하도록 구성한다. 이에 의해, 트랜스(3)에 대하여 서로 다른 방향의 전류를 교대로 통전시킬 수 있기 때문에, 트랜스(3)에 대하여 일방향에만 전류를 통전시키는 경우와 다르게, 연속적으로 제2 브릿지 회로(2)로부터 제1 브릿지 회로(1)에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이, 제어부(4)를, 제2 브릿지 회로(2)로부터 제1 브릿지 회로(1)에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 제2 브릿지 회로(2)의 제3 상부 암(21) 및 제3 하부 암(22)을 각각 듀티비를 0.5로 하여 반전시켜 교대로 온 오프하고, 제2 브릿지 회로(2)의 제4 상부 암(23) 및 제4 하부 암(24)을 각각 듀티비를 0.5로 하며, 제4 상부 암(23)을 제3 하부 암(22)의 온에 동기시켜 온하고, 제4 하부 암(24)을 제3 상부 암(21)의 온에 동기시켜 온하는 제어를 행하도록 구성한다. 이에 의해, 트랜스(3)에 대하여 서로 다른 방향에 통전하는 시간을 같게 할 수 있기 때문에, 밸런스 좋게 트랜스(3)에 전류를 통전하여, 안정되게 연속적으로 승압 동작을 행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이, 제어부(4)를, 제2 브릿지 회로(2)로부터 제1 브릿지 회로(1)에 전력을 전달할 때에 강압 동작을 행하는 경우에, 제2 브릿지 회로(2)의 제3 상부 암(21) 및 제4 상부 암(23)의 온 시간이 서로 겹치도록 온하고, 제2 브릿지 회로(2)의 제3 하부 암(22) 및 제4 하부 암(24)의 온 시간이 서로 겹치도록 온하여, 제1 브릿지 회로(1)의 공진 콘덴서(16)에 모이는 전력을 작게 함으로써, 강압하도록 구성한다. 이에 의해, 승압 동작 및 강압 동작 중 어느 쪽에 있어서도 제1 브릿지 회로(1)의 스위칭과 제2 브릿지 회로(2)의 스위칭을 제어하기 때문에, 스위칭의 타이밍을 제어함으로써 승압 동작 및 강압 동작을 심리스로 행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이, 제어부(4)를, 제2 브릿지 회로(2)로부터 제1 브릿지 회로(1)에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 제1 브릿지 회로(1)의 제2 상부 암(13)의 온 시간과 제2 하부 암(14)의 온 시간을 동일하게 하여, 제2 상부 암(13) 및 제2 하부 암(14)의 스위칭의 제어를 행하도록 구성한다. 이에 의해, 제2 상부 암(13)을 온함으로써 공진 콘덴서(16)에 모이는 전력과, 제2 하부 암(14)을 온함으로써 공진 콘덴서(16)에 모이는 전력을 대략 같게 할 수 있기 때문에, 제2 상부 암(13) 및 제2 하부 암(14)을 이용하여 안정되게 승압 동작을 행할 수 있다.
(변형예)
또한, 이번에 개시된 실시형태는, 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시형태의 설명이 아니라 청구범위에 의해 나타나고, 또한 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경(변형예)이 포함된다.
예컨대, 상기 실시형태에서는, 전력 변환 장치는, 전기 자동차에 탑재되어 있는 예를 나타내었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 전력 변환 장치는, 전기 자동차 등의 이동체에 탑재되지 않고, 집 안이나 집 밖에 고정적으로 마련되어 있어도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 전력 변환 장치는, 전기 자동차에 탑재되어 있는 예를 나타내었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 전력 변환 장치는, 전기 및 엔진으로 구동하는 하이브리드 자동차나 연료 전지에 의해 발전하는 연료 전지 자동차에 탑재되어 있어도 좋다. 또한, 차재용 전력 변환 장치는, 전차에 탑재되어 있어도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 전력 변환 장치는, 제1 브릿지 회로에 공진 콘덴서를 마련하는 구성의 예를 나타내었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 제1 브릿지 회로에 공진 콘덴서에 직렬로 공진 리액터를 마련하여도 좋다.

Claims (8)

  1. 전력 변환 장치로서,
    제1 상부 암 및 제1 하부 암을 갖는 제1 레그와, 제2 상부 암 및 제2 하부 암을 갖는 제2 레그와, 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그 사이에 마련된 공진 콘덴서를 포함하는 제1 브릿지 회로와,
    상기 제1 브릿지 회로에 대하여 트랜스를 통해 접속된 제2 브릿지 회로와,
    상기 제1 브릿지 회로 및 상기 제2 브릿지 회로의 스위칭을 제어하는 제어부
    를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제2 브릿지 회로로부터 상기 제1 브릿지 회로에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 상기 제1 브릿지 회로의 상기 제1 레그를 오프한 상태에서, 상기 제1 브릿지 회로의 상기 제2 상부 암 및 상기 제2 하부 암을, 온 시간이 겹치지 않도록 교대로 온하여, 상기 제1 브릿지 회로의 상기 공진 콘덴서에 모이는 전력을 크게 하도록 구성되어 있는 것인, 전력 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제2 브릿지 회로로부터 상기 제1 브릿지 회로에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 상기 제1 브릿지 회로의 상기 제2 상부 암의 온 시간과 상기 제2 하부 암의 온 시간을 제어하도록 구성되어 있는 것인, 전력 변환 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 브릿지 회로의 출력 전압과 목표 전압의 오차에 기초하여, 상기 제1 브릿지 회로의 상기 제2 상부 암의 온 시간과 상기 제2 하부 암의 온 시간을 조정하도록 구성되어 있는 것인, 전력 변환 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제2 브릿지 회로로부터 상기 제1 브릿지 회로에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 상기 제1 브릿지 회로의 상기 제2 상부 암 및 상기 제2 하부 암을, 오프 시간이 서로 겹치도록 오프하여, 상기 제1 브릿지 회로의 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그에 병렬로 마련된 평활 콘덴서에 전력을 모으도록 구성되어 있는 것인, 전력 변환 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 브릿지 회로는, 제3 상부 암 및 제3 하부 암을 갖는 제3 레그와, 제4 상부 암 및 제4 하부 암을 갖는 제4 레그를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제2 브릿지 회로로부터 상기 제1 브릿지 회로에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 상기 제2 브릿지 회로의 상기 제3 상부 암 및 상기 제3 하부 암을 반전시켜 교대로 온 오프하고, 상기 제2 브릿지 회로의 상기 제4 상부 암 및 상기 제4 하부 암을 반전시켜 교대로 온 오프하며, 상기 제1 브릿지 회로의 상기 제2 상부 암을 상기 제3 하부 암의 온에 동기시켜 온하고, 상기 제2 하부 암을 상기 제3 하부 암의 온에 동기시켜 온하는 제어를 행하도록 구성되어 있는 것인, 전력 변환 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제2 브릿지 회로로부터 상기 제1 브릿지 회로에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 상기 제2 브릿지 회로의 상기 제3 상부 암 및 상기 제3 하부 암을 각각 듀티비를 0.5로 하여 반전시켜 교대로 온 오프하고, 상기 제2 브릿지 회로의 상기 제4 상부 암 및 상기 제4 하부 암을 각각 듀티비를 0.5로 하며, 상기 제4 상부 암을 상기 제3 하부 암의 온에 동기시켜 온하고, 상기 제4 하부 암을 상기 제3 상부 암의 온에 동기시켜 온하는 제어를 행하도록 구성되어 있는 것인, 전력 변환 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제2 브릿지 회로로부터 상기 제1 브릿지 회로에 전력을 전달할 때에 강압 동작을 행하는 경우에, 상기 제2 브릿지 회로의 제3 상부 암 및 상기 제4 상부 암의 온 시간이 서로 겹치도록 온하고, 상기 제2 브릿지 회로의 제3 하부 암 및 상기 제4 하부 암의 온 시간이 서로 겹치도록 온하여, 상기 제1 브릿지 회로의 상기 공진 콘덴서에 모이는 전력을 작게 함으로써, 강압하도록 구성되어 있는 것인, 전력 변환 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제2 브릿지 회로로부터 상기 제1 브릿지 회로에 전력을 전달할 때에 승압 동작을 행하는 경우에, 상기 제1 브릿지 회로의 상기 제2 상부 암의 온 시간과 상기 제2 하부 암의 온 시간을 동일하게 하여, 상기 제2 상부 암 및 상기 제2 하부 암의 스위칭의 제어를 행하도록 구성되어 있는 것인, 전력 변환 장치.
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