TWI715436B - 電力轉換裝置 - Google Patents

電力轉換裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI715436B
TWI715436B TW109104278A TW109104278A TWI715436B TW I715436 B TWI715436 B TW I715436B TW 109104278 A TW109104278 A TW 109104278A TW 109104278 A TW109104278 A TW 109104278A TW I715436 B TWI715436 B TW I715436B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
switching element
state
turned
input
output terminal
Prior art date
Application number
TW109104278A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202032904A (zh
Inventor
溝上恭生
Original Assignee
日商歐姆龍股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商歐姆龍股份有限公司 filed Critical 日商歐姆龍股份有限公司
Publication of TW202032904A publication Critical patent/TW202032904A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI715436B publication Critical patent/TWI715436B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33584—Bidirectional converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/337—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in push-pull configuration
    • H02M3/3376—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in push-pull configuration with automatic control of output voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

在可進行升降壓動作的電力轉換裝置中，抑制輸出電壓的變動而實現高效率化。在具有DAB型DC/DC轉換器的電力轉換裝置中，藉由控制期間Toff2，從而連續地變更升降壓比，所述期間Toff2是如下所述的期間，即，在將從一次側傳遞的能量及蓄積於二次側電抗器中的能量從二次側予以輸出時均為導通的、位於一次側全橋的對角的第一開關元件的控制訊號G1及第四開關元件的控制訊號中的第四開關元件的控制訊號的斷開之前，先將第一開關元件的控制訊號G1設為斷開。

Description

電力轉換裝置
本發明是有關於一種電力轉換裝置。
以往，作為電力轉換裝置，提出有可進行升降壓動作的絕緣型雙向直流/直流（Direct Current/Direct Current/，DC/DC）轉換器（converter）。
作為此種絕緣型雙向DC/DC轉換器，提出有雙有源橋（Dual Active Bridge，DAB）型DC/DC轉換器，其於變壓器（transfer）的一次側及二次側這兩側具有全橋（full bridge）電路（例如參照專利文獻1、專利文獻2）。
此處，如上所述的以往的絕緣型雙向DC/DC轉換器中，為實現高效率，提出有切換升壓斬波器（chopper）與降壓斬波器的方式，但有時會產生下述問題，即，在切換時，輸出電壓發生變動。 [現有技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2017-204998號公報 專利文獻2：日本專利特開2017-130997號公報
[發明所欲解決之問題] 本發明是有鑒於如上所述的問題而完成，其目的在於提供一種技術，在可進行升降壓動作的電力轉換裝置中，可抑制輸出電壓的變動而實現高效率。 [解決問題之手段]
用於解決所述問題的本發明是一種電力轉換裝置，其特徵在於包括： 第一輸入/輸出端子對； 第二輸入/輸出端子對； DC/DC轉換器，連接於所述第一輸入/輸出端子對以及所述第二輸入/輸出端子對；以及 控制部，控制所述DC/DC轉換器， 所述DC/DC轉換器包括： 第一開關腳（switching leg），具有經由第一連接點而串聯連接的第一第一開關元件及第二開關元件，且連接於所述第一輸入/輸出端子對； 第二開關腳，具有經由第二連接點而串聯連接的第三第一開關元件及第四開關元件，且並聯連接於所述第一開關腳； 第三開關腳，具有經由第三連接點而串聯連接的第五第一開關元件及第七開關元件，且連接於所述第二輸入/輸出端子對； 第四開關腳，具有經由第四連接點而串聯連接的第六第一開關元件及第八開關元件，且並聯連接於所述第三開關腳； 第一能量蓄積轉換部，連接於所述第一連接點與所述第二連接點，且包含變壓器的其中一個繞組；以及 第二能量蓄積轉換部，連接於所述第三連接點與所述第四連接點，且包含所述變壓器的另一個繞組， 所述第一能量蓄積轉換部及所述第二能量蓄積轉換部的至少其中任一者具有與所述變壓器的繞組串聯連接的電抗器， 所述控制部在將所述第七開關元件及所述第八開關元件設為斷開的狀態下，包含： 第一狀態，將所述第一開關元件及所述第四開關元件設為導通，將第二開關元件及第三開關元件設為斷開，且將所述第五開關元件設為導通，將所述第六開關元件設為斷開； 第二狀態，將所述第一開關元件及所述第四開關元件設為導通，將第二開關元件及第三開關元件設為斷開，且將所述第五開關元件及所述第六開關元件設為斷開； 第三狀態，將所述第一開關元件設為斷開，將所述第四開關元件設為導通，將第二開關元件及第三開關元件設為斷開，且將所述第五開關元件及第六開關元件設為斷開； 第四狀態，將所述第二開關元件及所述第三開關元件設為導通，將第一開關元件及第四開關元件設為斷開，且將所述第六開關元件設為導通，將所述第五開關元件設為斷開； 第五狀態，將所述第二開關元件及所述第三開關元件設為導通，將所述第一開關元件及第四開關元件設為斷開，且將所述第六開關元件及第五開關元件設為斷開；以及 第六狀態，將所述第三開關元件設為導通，將所述第二開關元件設為斷開，將所述第一開關元件及第四開關元件設為斷開，且將所述第六開關元件及第五開關元件設為斷開， 依照所述第一狀態、所述第二狀態、所述第三狀態、所述第四狀態、所述第五狀態、所述第六狀態的順序反覆轉變，且 所述控制部對所述第三狀態及所述第六狀態的期間進行控制。
根據本發明，將藉由下述方式而蓄積的能量，在第二狀態下從第二輸入/輸出端子對予以輸出，即，從第一輸入/輸出端子對，在第一狀態下使電流從一方向流向第一能量蓄積轉換部，而且，使電流從一方向經由變壓器而流向第二能量蓄積轉換部。並且，可將藉由下述方式而蓄積的能量，在第五狀態下從第二輸入/輸出端子對予以輸出，即，從第一輸入/輸出端子對，在第四狀態下使電流從另一方向流向第一能量蓄積轉換部及第二能量蓄積轉換部。此時，在流向第一能量蓄積轉換部的電流的方向從一方向切換為另一方向、而且從另一方向切換為一方向時，設有第三狀態及第六狀態。藉由將連接於第一輸入/輸出端子對側的第一開關元件及第三開關元件分別較第四開關元件及第二開關元件先設為斷開，從而可朝向對流向第一能量蓄積轉換部的電流的方向進行切換的時機，而使流向第一能量蓄積轉換部及第二能量蓄積轉換部的電流更早地減少。藉由控制此種第三狀態及第六狀態的期間，可變更升降壓比，從而可連續地進行升降壓動作。因而，可抑制輸出電壓的變動。而且，可朝向對流向第一能量蓄積轉換部的電流的方向進行切換的時機，而使電流更早地減少，因此可降低開關損耗而實現高效率化。
此處，第一能量蓄積轉換部及第二能量蓄積轉換部的至少其中任一者具有與變壓器的繞組串聯連接的電抗器。即，第一能量蓄積轉換部亦可具有與變壓器的其中一個繞組串聯連接的第一電抗器。而且，第二能量蓄積轉換部亦可具有與變壓器的另一個繞組串聯連接的第二電抗器。進而，亦可為，第一能量蓄積轉換部具有與變壓器的其中一個繞組串聯連接的第一電抗器，且第二能量蓄積轉換部具有與變壓器的另一個繞組串聯連接的第二電抗器。作為此種第一電抗器，亦可使用在變壓器的其中一個繞組側產生的漏電感，作為第二電抗器，亦可使用在變壓器的另一個繞組側產生的漏電感。
而且，在本發明中，亦可為， 當將所述第一狀態及所述第四狀態的期間設為Ton，將所述第二狀態及所述第五狀態的期間設為Toff1時，以相對於規定的係數k而滿足Toff1=Ton/（k-1）的方式來控制Ton及Toff1，藉此來控制所述第三狀態及所述第六狀態的期間。
若開關週期受到規定，則控制第三狀態及第六狀態的期間與控制Ton+Toff1相同。此時，Ton與Toff1為獨立的參數，但獨立控制二個參數並不容易。因此，若Ton與Toff1之間存在一定的關係，則應控制的參數為一個，因而較佳。作為此種Ton與Toff1的關係，當設電力轉換裝置的設計中所要求的最大升壓比為k時，可設定為Toff1=Ton/（k-1）。如此，藉由控制Ton，可抑制輸出電壓的變動，從而更簡便地實現可實現高效率化的電力轉換裝置。 [發明的效果]
根據本發明，在可進行升降壓動作的電力轉換裝置中，可抑制輸出電壓的變動而實現高效率。
〔適用例〕 以下，參照圖式來說明本發明的適用例。本發明例如適用於圖1所示的、包含DAB型DC/DC轉換器的電力轉換裝置。 同樣結構的DAB型DC/DC轉換器以往已為人所知，但以往進行升壓動作時，根據圖10A所示的時序圖（timing chart）來對開關元件SW1～開關元件SW6進行通斷（ON/OFF）控制。圖10B是在此時的以往的DC/DC轉換器的輸入側的電抗器中流動的電流。 圖10A及圖10B的縱虛線是為了與圖3所示的本發明實施例的電力轉換裝置中的控制進行對比而標註，未必對應於以往的控制。 即，本發明中，從第一開關元件SW1、第四開關元件SW4及第五開關元件SW5導通的第一狀態（#1）開始，緊跟著第一開關元件SW1及第四開關元件SW4導通，第五開關元件SW5斷開的第二狀態（#2），而轉變為第三狀態（#3）。在該第三狀態（#3）下，第一開關元件SW1斷開，第四開關元件SW4導通，第五開關元件SW5斷開。此種控制下的本發明的DC/DC轉換器10中，電流以圖2C所示的路徑而流動。此時，不從第一輸入/輸出端子對13p、13m接受電力供給，流經第一電抗器及第二電抗器的電流循環。另一方面，電流從二次側輸入/輸出端子對14p、14m流向負載，能量損失。 與未設此種第三狀態（#3）的以往例相比，流向輸入側電抗器的電流急速減少。本發明藉由控制此種第三狀態（第六狀態亦同樣）的期間，從而連續控制升降壓比。藉此，本發明中，抑制輸出電壓的變動，實現高效率化。 如圖10B中所見，在未進行與本發明的第三狀態對應的控制的以往例中，輸入側的電抗器電流的減少過程一樣，無法實現此種效果。
〔實施例1〕 以下，對於本發明的實施例1的電力轉換裝置，使用圖式來作進一步詳細說明。
＜裝置結構＞ 圖1是表示實施例1的電力轉換裝置的一例的概略結構圖。 本實施例的電力轉換裝置為雙有源橋（Dual Active Bridge，DAB）型DC/DC轉換器，是可經由變壓器TR來進行雙向的電力轉換的裝置。如圖所示，電力轉換裝置包括DC/DC轉換器10、控制單元20、第一輸入/輸出端子對13（13p、13m）以及第二輸入/輸出端子對14（14p、14m）。此處，控制單元20相當於控制部。
DC/DC轉換器10是將變壓器TR、二個電抗器Lr1、Lr2以及二個全橋電路11作為主要構成元件的絕緣型雙向DC/DC轉換器。以下，將圖1中的左側的全橋電路11、右側的全橋電路11分別稱作第一全橋電路11、第二全橋電路11。將變壓器TR在圖1中的左側的繞組、右側的繞組分別稱作第一繞組、第二繞組。再者，DC/DC轉換器10的變壓器TR的匝數比亦可並非1：1。但是，以下，設變壓器TR的匝數比為1：1來說明電力轉換裝置的結構及動作。由第一繞組及電抗器Lr1構成第一能量蓄積轉換部，由第二繞組及電抗器Lr2構成第二能量蓄積轉換部。
DC/DC轉換器10的第一全橋電路11包括：第一開關腳，具有經串聯連接的第一開關元件SW1及第二開關元件SW2；以及第二開關腳，具有經串聯連接的第三開關元件SW3及第四開關元件SW4。如圖所示，在各開關腳的第n開關元件SWn（n=1～4）的端子間，並聯連接有二極體Dn。而且，各開關腳與一對第一輸入/輸出端子13p、13m相連接，第一開關腳的第一開關元件SW1、第二開關元件SW2間的連接點p1經由第一電抗器而連接於變壓器TR的第一繞組的一端。並且，第二開關腳的第三開關元件SW3、第四開關元件SW4間的連接點p2連接於變壓器TR的第一繞組的另一端。此處，連接點p1相當於第一連接點，連接點p2相當於第二連接點。
DC/DC轉換器10的第二全橋電路11包括：第三開關腳，具有經串聯連接的第五開關元件SW5及第七開關元件SW7；以及第四開關腳，具有經串聯連接的第六開關元件SW6及第八開關元件SW8。如圖所示，在各開關腳的第n開關元件SWn（n=5～8）的端子間，並聯連接有二極體Dn。而且，第三開關腳、第四開關腳均與第二輸入/輸出端子對14p、14m相連接。並且，第三開關腳的第五開關元件SW5、第七開關元件SW7間的連接點p3經由第二電抗器而連接於變壓器TR的第二繞組的一端，第四開關腳的第六開關元件SW6、第八開關元件SW8間的連接點p4連接於變壓器TR的第二繞組的另一端。此處，連接點p3相當於第三連接點，連接點p4相當於第四連接點。
在DC/DC轉換器10中安裝有電流感測器15，該電流感測器15用於對流經第二電抗器Lr2的電流的大小進行測定。再者，在DC/DC轉換器10中，亦安裝有用於對輸入/輸出電壓或輸入/輸出電流的大小進行測定的各種感測器（省略圖示）。
控制單元20是如下所述的單元，即，藉由變更對DC/DC轉換器10內的各開關元件的控制訊號的位準（level），從而控制DC/DC轉換器10（DC/DC轉換器10內的各開關元件的通斷）。以下，將第n開關元件SWn（n=1～8）用的控制訊號稱作控制訊號Gn。
控制單元20包含處理器（processor）（本實施例中為微控制器（micro controller））、閘極驅動器（gate driver）等，對於控制單元20，輸入有所述各種感測器（電流感測器15等）的輸出。
並且，控制單元20構成（程式化（programing））為，基於所輸入的資料（電流值、電壓值）來決定DC/DC轉換器10的動作，並控制DC/DC轉換器10來進行所決定的動作。
以下，具體說明本實施例的電力轉換裝置的動作。
首先，說明控制單元20對DC/DC轉換器10的基本控制內容。再者，後述的控制訊號G1～控制訊號G6實際上會使二個開關元件的導通、斷開（第一開關元件SW1的導通與第二開關元件SW2的斷開等）具備時間差（所謂的無感時間（dead time））而進行。但是，為了避免說明變得繁瑣，以下，假設未給予所述時間差而說明控制單元20的動作。
圖2A～圖2F表示控制單元20使DC/DC轉換器10作為升降壓轉換器發揮功能時的DC/DC轉換器10的一次側、二次側的電流路徑的說明圖。再者，圖2A～圖2F中，“輸入電流”、“輸出電流”分別是流入第一輸入/輸出端子13p的電流、從第二輸入/輸出端子14p流出的電流。而且，“輸入側Lr電流”、“輸出側Lr電流”分別是流經第一電抗器Lr1的電流、流經第二電抗器Lr2的電流。
本實施例中，控制單元20輸出如圖3所示般進行時間變化的控制訊號G1～控制訊號G6。本實施例中，第七開關元件SW7及第八開關元件SW8正受到斷開控制，因此省略了關於該些開關元件的控制訊號G7、控制訊號G8。圖4是表示流向第一電抗器Lr1的電流的變化的圖表。
因而，在控制單元20使DC/DC轉換器10作為升降壓轉換器進行動作的情況下，DC/DC轉換器10的狀態在以下的六狀態之間，依照第一狀態（#1）、第二狀態（#2）、第三狀態（#3）、第四狀態（#4）、第五狀態（#5）、第六狀態（#6）的順序反覆轉變。將控制訊號G1～控制訊號G6與各狀態的對應關係記載於圖3的下邊。 ・第一狀態（#1）：第一開關元件SW1、第四開關元件SW4及第五開關元件SW5變為導通的狀態（第一開關元件SW1、第四開關元件SW4及第五開關元件SW5變為導通，其他的各開關元件變為斷開的狀態，以下同樣） ・第二狀態（#2）：第一開關元件SW1及第四開關元件SW4變為導通的狀態 ・第三狀態（#3）：第四開關元件SW4變為導通的狀態 ・第四狀態（#4）：第二開關元件SW2、第三開關元件SW3及第六開關元件SW6變為導通的狀態 ・第五狀態（#5）：第二開關元件SW2及第三開關元件SW3變為導通的狀態 ・第六狀態（#6）：第三開關元件SW3變為導通的狀態
在DC/DC轉換器10的狀態為第一狀態#1的情況下（即，SW1、SW4及SW5變為導通的情況），如圖2A所示，電流以第一輸入/輸出端子13p→第一開關元件SW1→第一電抗器Lr1→變壓器TR→第四開關元件SW4→第一輸入/輸出端子13m的路徑流動。因而，於第一電抗器Lr1中蓄積能量，如圖4所示，輸入側Lr電流上升。而且，能量經由變壓器TR而傳輸至二次側。但是，由於第二全橋電路11的第五開關元件SW5為導通，因此在DC/DC轉換器10的二次側，如圖2A所示，電流以二極體D6→變壓器TR→第二電抗器Lr2→第五開關元件SW5的路徑循環。因而，來自一次側的能量並不從第二輸入/輸出端子對14輸出，而是蓄積於第二電抗器Lr2中。
當第五開關元件SW5斷開而DC/DC轉換器10的狀態變為第二狀態（#2）時，如圖2B所示，蓄積於第一電抗器Lr1中的能量與來自電源的能量傳輸至二次側，與蓄積於第二電抗器Lr2中的能量一併，經第二全橋電路11整流的電流從第二輸入/輸出端子對14輸出。
對於第二輸入/輸出端子對14，施加有負載的輸出電壓，因此，DC/DC轉換器10的狀態變為第二狀態（#2）時的輸入電流、輸入側Lr電流及輸出電流在輸出電壓高於輸入電壓的情況下，如圖4般逐漸減少。相反，在輸入電壓高於輸出電壓的情況下，如圖5般逐漸增加。繼而，第一開關元件SW1斷開，DC/DC轉換器10的狀態轉變為第三狀態（#3）。
當DC/DC轉換器10的狀態轉變為第三狀態（#3）時，第一開關元件SW1變為斷開。因而，如圖2C所示，藉由蓄積於第一電抗器Lr1中的能量，電流以二極體D2→第一電抗器Lr1→變壓器TR→第四開關元件SW4的路徑循環。並且，作為其結果，蓄積於第一電抗器Lr1中的能量傳輸至二次側，與蓄積於第二電抗器Lr2中的能量一併，經第二全橋電路11整流而從第二輸入/輸出端子對14輸出。
第三狀態（#3）下的循環電流的大小伴隨蓄積於第一電抗器及第二電抗器中的能量朝向二次側的移動而減少。
當DC/DC轉換器10的狀態從第三狀態（#3）轉變為第四狀態（#4）時，如圖2D所示，電流以第一輸入/輸出端子13p→第三開關元件SW3→變壓器TR→第一電抗器Lr1→第二開關元件SW2→第一輸入/輸出端子13m的路徑流動。因而，在第一電抗器Lr1中蓄積能量，並且電流經由變壓器TR而傳輸至二次側。但是，由於第六開關元件SW6為導通，因此在DC/DC轉換器10的二次側，如圖2D所示，電流以二極體D5→第二電抗器Lr2→變壓器TR→第六開關元件SW6的路徑循環。因而，在第四狀態（#4）下，來自一次側的能量被蓄積於第二電抗器中。
當第六開關元件SW6斷開而DC/DC轉換器10的狀態過渡至第五狀態（#5）時，如圖2E所示，蓄積於第二電抗器Lr2中的能量與來自電源的能量傳輸至二次側，經第二全橋電路11整流的電流從第二輸入/輸出端子對14輸出。
對於第二輸入/輸出端子對14，施加有負載的輸出電壓。因此，第五狀態（#5）下的輸入電流、輸入側Lr電流及輸出電流在輸出電壓高於輸入電壓的情況下，如圖4般逐漸減少。相反，在輸入電壓高於輸出電壓的情況下，如圖5般逐漸增加。
當第二開關元件SW2斷開而DC/DC轉換器10的狀態轉變為第六狀態（#6）時，如圖2F所示，藉由蓄積於第一電抗器Lr1中的能量，電流以第三開關元件SW3→變壓器TR→第一電抗器Lr1→二極體D1的路徑循環。因此，蓄積於第一電抗器Lr1中的能量與蓄積於第二電抗器Lr2中的能量一併傳輸至二次側。
該第六狀態（#6）下的循環電流的大小亦伴隨蓄積於第一電抗器Lr1及第二電抗器Lr2中的能量朝向二次側的移動而減少。
從第六狀態（#6）的狀態開始，第二開關元件SW2斷開，第一開關元件SW1、第四開關元件SW4及第五開關元件SW5導通，DC/DC轉換器10的狀態過渡至第一狀態（#1），從而重複所述轉變。
本實施例中，在圖3所示的控制訊號G1～控制訊號G6中，當將第一狀態（#1）及第四狀態（#4）的期間設為Ton，將第二狀態（#2）及第五狀態（#5）的期間設為Toff1，將第三狀態（#3）及第六狀態（#6）的期間設為Toff2時，藉由使第一開關元件SW1及第三開關元件SW3分別早於第四開關元件SW4及第二開關元件SW2而斷開，從而實現第三狀態（#3）及第六狀態（#6）。圖4表示在此種控制下使DC/DC轉換器10進行升壓動作時的電抗器電流的變化，圖5表示使其進行降壓動作時的電抗器電流的變化。如圖4及圖5所示，在第三狀態（#3）及第六狀態（#6）下，電抗器電流急速減少，因此若延長Toff2，則升壓比減少。如此，可藉由Toff2的長度來控制升壓比。 若將開關週期設為T，由於Toff2=T-Ton-Toff1，因此藉由控制Ton及Toff1，可將升壓比為1以下的情況包含在內來控制升壓比。即，在DC轉換器10中，藉由控制Ton與Toff1，從而可實現升降壓動作。Ton與Toff1為獨立的參數。然而，在降壓動作中，在Ton與Toff1的期間，即在第一狀態（#1）及第二狀態（#2）與第四狀態（#4）及第五狀態（#5）的期間，為了從一次側向二次側供給能量，必須同時進行Ton的增加減少與Toff1的增加減少。 因此，本實施例中，將Ton與Toff保持為固定的關係來控制升壓比。此處，當設計中所要求的最大升壓比為k時，以滿足 Toff1=Ton/（k-1）…（1） 的關係來控制Ton及Toff1。因而，藉由以Ton及Toff1滿足式（1）的關係為前提來控制Ton，從而可從降壓動作連續控制至升壓動作為止。此處，設計中所要求的最大升壓比k對應於規定的係數k。
以下表示所述控制的模擬（simulation）結果。將用於模擬的電路的結構示於圖6。模擬電路是在一次側的輸入/輸出端子連接有直流電源，在二次側的輸入/輸出端子連接有負載電阻的DAB型DC/DC轉換器。作為輸入電壓Vin，對450 V、300 V、150 V這三種情況（case）進行模擬。模擬電路的電抗器元件的電感（inductance）設定為50 μH，變壓器的一次側繞組及二次側繞組的電感均為600 μH，二次側的平滑電容器的靜電電容設定為2000 μF，負載電阻的電阻值設定為30 Ω。
圖7A及圖7B表示設輸入電壓Vin=450 V、輸出電力P=3 kW、Ton=4.4 μsec、開關頻率fsw=20 kHz、k=3時的模擬結果。圖7A表示輸出電流Iout，圖7B表示電抗器電流IL。圖8A及圖8B表示設輸入電壓Vin=300 V、電力P=3 kW、Ton=7 μsec、開關頻率fsw=20 kHz、k=3時的模擬結果。圖8A表示輸出電流Iout，圖8B表示電抗器電流IL。圖9A及圖9B表示設輸入電壓Vin=150 V、電力P=3 kW、Ton=15 μsec、開關頻率fsw=20 kHz、k=3時的模擬結果。圖9A表示輸出電流Iout，圖9B表示電抗器電流IL。圖7A及圖7B、圖8A及圖8B以及圖9A及圖9B均為輸出電壓Vout=300 V。從圖7A向圖9B被設定為Ton變長，根據模擬結果亦表示了：藉由以圖7A及圖7B為降壓動作、圖9A及圖9B為升壓動作的方式來控制Ton，從而可從降壓動作連續進行至升壓動作為止。 如此，根據本實施例的DC/DC轉換器10，可連續地進行升降壓動作，從而可抑制輸出電壓的變動，實現高效率的電力轉換。
再者，以下，為了可對本發明的構成要件與實施例的結構進行對比，對本發明的構成要件標註圖式的符號而記載。 ＜發明1＞ 一種電力轉換裝置，其特徵在於包括： 第一輸入/輸出端子對（13p、13m）； 第二輸入/輸出端子對（14p、14m）； DC/DC轉換器（10），連接於所述第一輸入/輸出端子對（13p、13m）以及所述第二輸入/輸出端子對（14p、14m）；以及 控制部（20），控制所述DC/DC轉換器（10）， 所述DC/DC轉換器（10）包括： 第一開關腳，具有經由第一連接點（p1）而串聯連接的第一及第二開關元件（SW1、SW2），且連接於所述第一輸入/輸出端子對（13p、13m）； 第二開關腳，具有經由第二連接點（p2）而串聯連接的第三及第四開關元件（SW3、SW4），且並聯連接於所述第一開關腳； 第三開關腳，具有經由第三連接點（p3）而串聯連接的第五及第七開關元件（SW5、SW7），且連接於所述第二輸入/輸出端子對（14p、14m）； 第四開關腳，具有經由第四連接點（p4）而串聯連接的第六及第八開關元件（SW6、SW8），且並聯連接於所述第三開關腳； 第一能量蓄積轉換部，連接於所述第一連接點（p1）與所述第二連接點（p2），且包含變壓器（TR）的其中一個繞組；以及 第二能量蓄積轉換部，連接於所述第三連接點（p3）與所述第四連接點（p4），且包含所述變壓器（TR）的另一個繞組， 所述第一能量蓄積轉換部及所述第二能量蓄積轉換部的至少其中任一者具有與所述變壓器（TR）的繞組串聯連接的電抗器（Lr1、Lr2）， 所述控制部（20）在將所述第七開關元件（SW7）及所述第八開關元件（SW8）設為斷開的狀態下，包含： 第一狀態，將所述第一開關元件（SW1）及所述第四開關元件（SW4）設為導通，將第二開關元件（SW2）及第三開關元件（SW3）設為斷開，且將所述第五開關元件（SW5）設為導通，將所述第六開關元件（SW6）設為斷開； 第二狀態，將所述第一開關元件（SW1）及所述第四開關元件（SW4）設為導通，將第二開關元件（SW2）及第三開關元件（SW3）設為斷開，且將所述第五開關元件（SW5）及所述第六開關元件（SW6）設為斷開； 第三狀態，將所述第一開關元件（SW1）設為斷開，將所述第四開關元件（SW4）設為導通，將第二開關元件（SW2）及第三開關元件（SW3）設為斷開，且將所述第五開關元件（SW5）及第六開關元件（SW6）設為斷開； 第四狀態，將所述第二開關元件（SW2）及所述第三開關元件（SW3）設為導通，將第一開關元件（SW1）及第四開關元件（SW4）設為斷開，且將所述第六開關元件（SW6）設為導通，將所述第五開關元件（SW5）設為斷開； 第五狀態，將所述第二開關元件（SW2）及所述第三開關元件（SW3）設為導通，將所述第一開關元件（SW1）及第四開關元件（SW4）設為斷開，且將所述第六開關元件（SW6）及第五開關元件（SW5）設為斷開；以及 第六狀態，將所述第三開關元件（SW3）設為導通，將所述第二開關元件（SW2）設為斷開，將所述第一開關元件（SW1）及第四開關元件（SW4）設為斷開，且將所述第六開關元件（SW6）及第五開關元件（SW5）設為斷開， 依照所述第一狀態、所述第二狀態、所述第三狀態、所述第四狀態、所述第五狀態、所述第六狀態的順序反覆轉變，且 所述控制部對所述第三狀態及所述第六狀態的期間進行控制。
10:DC/DC轉換器 11:全橋電路 13p:第一輸入/輸出端子對 14p:第二輸入/輸出端子對 15:電流感測器 20:控制單元 D1:二極體 D2:二極體 D5:二極體 D6:二極體 G1～G6:控制訊號 IL:電抗器電流 Iout:輸出電流 Lr1:第一電抗器 Lr2:第二電抗器 p1:第一連接點 p2:第二連接點 p3:第三連接點 p4:第四連接點 SW1:第一開關元件 SW2:第二開關元件 SW3:第三開關元件 SW4:第四開關元件 SW5:第五開關元件 SW6:第六開關元件 SW7:第七開關元件 SW8:第八開關元件 Toff1、Toff2、Ton:期間 TR:變壓器 #1:第一狀態 #2:第二狀態 #3:第三狀態 #4:第四狀態 #5:第五狀態 #6:第六狀態
圖1是本發明的實施例1中的電力轉換裝置的概略結構圖。 圖2A是說明本發明的實施例1中的電力轉換裝置在第一狀態下的電流路徑的圖。 圖2B是說明本發明的實施例1中的電力轉換裝置在第二狀態下的電流路徑的圖。 圖2C是說明本發明的實施例1中的電力轉換裝置在第三狀態下的電流路徑的圖。 圖2D是說明本發明的實施例1中的電力轉換裝置在第四狀態下的電流路徑的圖。 圖2E是說明本發明的實施例1中的電力轉換裝置在第五狀態下的電流路徑的圖。 圖2F是說明本發明的實施例1中的電力轉換裝置在第六狀態下的電流路徑的圖。 圖3是表示本發明的實施例1中的電力轉換裝置的控制的時序圖。 圖4是表示本發明的實施例1中的電力轉換裝置的升壓動作時的電抗器電流的圖表。 圖5是表示本發明的實施例1中的電力轉換裝置的降壓動作時的電抗器電流的圖表。 圖6是本發明的實施例1中的電力轉換裝置的模擬電路的概略結構圖。 圖7A及圖7B是表示本發明的實施例1中的模擬結果的圖表。 圖8A及圖8B是表示本發明的實施例1中的另一模擬結果的圖表。 圖9A及圖9B是表示本發明的實施例1中的另一模擬結果的圖表。 圖10A及圖10B是表示以往例的電力轉換裝置的控制的時序圖與電抗器電流的圖表。
G1~G6:控制訊號
Toff1、Toff2、Ton:期間
#1:第一狀態
#2:第二狀態
#3:第三狀態
#4:第四狀態
#5:第五狀態
#6:第六狀態

Claims (1)

  1. 一種電力轉換裝置，其特徵在於包括：第一輸入/輸出端子對；第二輸入/輸出端子對；直流/直流轉換器，連接於所述第一輸入/輸出端子對以及所述第二輸入/輸出端子對；以及控制部，控制所述直流/直流轉換器，所述直流/直流轉換器包括：第一開關腳，具有經由第一連接點而串聯連接的第一開關元件及第二開關元件，且連接於所述第一輸入/輸出端子對；第二開關腳，具有經由第二連接點而串聯連接的第三開關元件及第四開關元件，且並聯連接於所述第一開關腳；第三開關腳，具有經由第三連接點而串聯連接的第五開關元件及第七開關元件，且連接於所述第二輸入/輸出端子對；第四開關腳，具有經由第四連接點而串聯連接的第六開關元件及第八開關元件，且並聯連接於所述第三開關腳；第一能量蓄積轉換部，連接於所述第一連接點與所述第二連接點，且包含變壓器的其中一個繞組；以及第二能量蓄積轉換部，連接於所述第三連接點與所述第四連接點，且包含所述變壓器的另一個繞組，所述第一能量蓄積轉換部及所述第二能量蓄積轉換部的至少其中任一者具有與所述變壓器的繞組串聯連接的電抗器， 所述控制部，在將所述第七開關元件及所述第八開關元件設為斷開的狀態下，包含：第一狀態，將所述第一開關元件及所述第四開關元件設為導通，將所述第二開關元件及所述第三開關元件設為斷開，且將所述第五開關元件設為導通，將所述第六開關元件設為斷開；第二狀態，將所述第一開關元件及所述第四開關元件設為導通，將所述第二開關元件及所述第三開關元件設為斷開，且將所述第五開關元件及所述第六開關元件設為斷開；第三狀態，將所述第一開關元件設為斷開，將所述第四開關元件設為導通，將所述第二開關元件及所述第三開關元件設為斷開，且將所述第五開關元件及所述第六開關元件設為斷開；第四狀態，將所述第二開關元件及所述第三開關元件設為導通，將所述第一開關元件及所述第四開關元件設為斷開，且將所述第六開關元件設為導通，將所述第五開關元件設為斷開；第五狀態，將所述第二開關元件及所述第三開關元件設為導通，將所述第一開關元件及所述第四開關元件設為斷開，且將所述第六開關元件及第五開關元件設為斷開；以及第六狀態，將所述第三開關元件設為導通，將所述第二開關元件設為斷開，將所述第一開關元件及第四開關元件設為斷開，且將所述第六開關元件及第五開關元件設為斷開，依照所述第一狀態、所述第二狀態、所述第三狀態、所述第四狀態、所述第五狀態、所述第六狀態的順序反覆轉變，且 所述控制部對所述第三狀態及所述第六狀態的期間進行控制，當將所述第一狀態及所述第四狀態的期間設為Ton，將所述第二狀態及所述第五狀態的期間設為Toff1時，以相對於規定的係數k而滿足Toff1=Ton/(k-1)的方式來控制Ton及Toff1，藉此來控制所述第三狀態及所述第六狀態的期間。
TW109104278A 2019-02-19 2020-02-11 電力轉換裝置 TWI715436B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-027723 2019-02-19
JP2019027723A JP7099356B2 (ja) 2019-02-19 2019-02-19 電力変換装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202032904A TW202032904A (zh) 2020-09-01
TWI715436B true TWI715436B (zh) 2021-01-01

Family

ID=72042313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109104278A TWI715436B (zh) 2019-02-19 2020-02-11 電力轉換裝置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10897211B2 (zh)
JP (1) JP7099356B2 (zh)
TW (1) TWI715436B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220399816A1 (en) * 2021-06-09 2022-12-15 Apple Inc. Isolated Discontinuous Current Mode and Boundary Current Mode Buck Converters
JP2023084037A (ja) * 2021-12-06 2023-06-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201308851A (zh) * 2011-05-26 2013-02-16 Hitachi Comp Peripherals Co 電源裝置
CN104054249A (zh) * 2012-02-14 2014-09-17 三菱电机株式会社 Dc/dc转换器
WO2015004825A1 (ja) * 2013-07-11 2015-01-15 三菱電機株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ
CN107005168A (zh) * 2015-02-02 2017-08-01 三菱电机株式会社 Dc/dc转换器
US20170324334A1 (en) * 2016-05-09 2017-11-09 Omron Corporation Power conversion device

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8587975B2 (en) * 2010-04-01 2013-11-19 Arizona Board Of Regents For And On Behalf Of Arizona State University PWM control of dual active bridge converters
JP5135418B2 (ja) * 2010-11-30 2013-02-06 日立コンピュータ機器株式会社 双方向ｄｃ−ｄｃコンバータ
US9270189B2 (en) * 2012-05-18 2016-02-23 General Electric Company Power converter and method
US9178437B2 (en) * 2012-12-31 2015-11-03 General Electric Company Apparatus and method for avoiding transformer saturation
US9515562B2 (en) * 2013-03-05 2016-12-06 Futurewei Technologies, Inc. LLC resonant converters
EP2827467A3 (en) * 2013-07-18 2015-04-22 Solantro Semiconductor Corp. Stabilized power generation
US9490704B2 (en) * 2014-02-12 2016-11-08 Delta Electronics, Inc. System and methods for controlling secondary side switches in resonant power converters
DE102014214542A1 (de) * 2014-07-24 2016-02-11 Rheinisch-Westfälisch-Technische Hochschule Aachen Gleichspannungswandler mit Transformator
US9627979B2 (en) * 2014-10-03 2017-04-18 Bombardier Transportation Gmbh Dual mode DC-DC converter
WO2016125374A1 (ja) * 2015-02-02 2016-08-11 三菱電機株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ
JP6203450B2 (ja) * 2015-03-24 2017-09-27 三菱電機株式会社 電力変換装置
KR102421163B1 (ko) * 2015-05-19 2022-07-14 엘지이노텍 주식회사 양방향 직류-직류 컨버터
KR102027802B1 (ko) * 2015-05-29 2019-10-02 엘에스산전 주식회사 전력 변환 장치 및 이의 동작 방법
US9780675B2 (en) * 2015-12-11 2017-10-03 General Electric Company System and method for controlling current in a power converter
US10243476B2 (en) * 2015-12-24 2019-03-26 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Power conversion device and power conversion method
JP6624729B2 (ja) 2016-01-18 2019-12-25 国立大学法人東京工業大学 絶縁型の双方向ｄｃ／ｄｃコンバータおよびその制御方法
CN107294413B (zh) * 2016-04-08 2021-01-05 松下知识产权经营株式会社 电力变换装置
US9837908B2 (en) * 2016-05-09 2017-12-05 Omron Corporation Power conversion device
US10230306B2 (en) * 2016-05-09 2019-03-12 Omron Corporation Bidirectional DC/DC converter
JP6867618B2 (ja) * 2016-05-09 2021-04-28 株式会社アドバンスド・パワー・テクノロジー 電力変換装置
US9847723B2 (en) * 2016-05-09 2017-12-19 Omron Corporation Power conversion device
JP6848255B2 (ja) * 2016-08-10 2021-03-24 Tdk株式会社 スイッチング電源装置
JP2018166389A (ja) * 2017-03-28 2018-10-25 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換装置
JP6771156B2 (ja) * 2017-03-29 2020-10-21 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換装置
US10658936B2 (en) * 2017-05-05 2020-05-19 Macau University Of Science And Technology System and method for controlling a converter circuit
US10050534B1 (en) * 2017-05-15 2018-08-14 Cummins Power Generation Ip, Inc. Systems and methods for self-adaptive current control
US10897210B2 (en) * 2017-05-25 2021-01-19 Sharp Kabushiki Kaisha DC/DC converter for reducing switching loss in a case where zero voltage switching is not achieved
US10110138B1 (en) * 2017-05-26 2018-10-23 Cummins Power Generation Ip, Inc. Soft-starting control method for electrical converter
WO2019008854A1 (ja) * 2017-07-04 2019-01-10 三菱電機株式会社 電力変換装置
US10122367B1 (en) * 2017-09-22 2018-11-06 Texas Instruments Incorporated Isolated phase shifted DC to DC converter with frequency synthesizer to reconstruct primary clock
JP6516942B1 (ja) * 2017-10-12 2019-05-22 三菱電機株式会社 電力変換装置
JP6951222B2 (ja) * 2017-12-06 2021-10-20 シャープ株式会社 電力変換装置及び電力変換システム
JP6963487B2 (ja) * 2017-12-14 2021-11-10 シャープ株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ
US10637273B2 (en) * 2017-12-20 2020-04-28 The Florida International University Board Of Trustees Integrated bidirectional inductive/conductive electrical apparatus
US9987937B1 (en) * 2017-12-20 2018-06-05 The Florida International University Board Of Trustees Autonomous two-layer predictive controller for bidirectional inductive power transfer in EV applications
US10476398B1 (en) * 2018-05-01 2019-11-12 Postech Academy-Industry Foundation Power conversion circuit for photovoltaic power generation with high efficiency over wide input voltage range
CN108712081B (zh) * 2018-06-04 2020-06-19 浙江大学 恒电压增益隔离型双向全桥dc/dc变换器的控制方法
US11121634B2 (en) * 2018-12-07 2021-09-14 Sharp Kabushiki Kaisha Bidirectional DC-to-DC converter with inrush current suppression

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201308851A (zh) * 2011-05-26 2013-02-16 Hitachi Comp Peripherals Co 電源裝置
CN104054249A (zh) * 2012-02-14 2014-09-17 三菱电机株式会社 Dc/dc转换器
WO2015004825A1 (ja) * 2013-07-11 2015-01-15 三菱電機株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ
CN107005168A (zh) * 2015-02-02 2017-08-01 三菱电机株式会社 Dc/dc转换器
US20170324334A1 (en) * 2016-05-09 2017-11-09 Omron Corporation Power conversion device
EP3244525A1 (en) * 2016-05-09 2017-11-15 Omron Corporation Power conversion device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020137266A (ja) 2020-08-31
US20200266716A1 (en) 2020-08-20
TW202032904A (zh) 2020-09-01
US10897211B2 (en) 2021-01-19
JP7099356B2 (ja) 2022-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI434504B (zh) 用以控制降升壓型轉換器操作之裝置、控制電路、方法
JP6010570B2 (ja) 電力変換回路システム
JP5786325B2 (ja) 電力変換回路システム
JP5807658B2 (ja) 電力変換装置及び電力変換方法
JP5826780B2 (ja) 電力変換回路システム
EP2301141A1 (en) Single inductor multiple output converter
JP5807667B2 (ja) 電力変換装置及び電力補正方法
JP5958487B2 (ja) 電力変換装置及び電力変換方法
JP5812040B2 (ja) 電力変換装置
WO2012030959A2 (en) Switching method for switched-mode power converters employing a bridge topology
JP5971269B2 (ja) 電力変換装置及び電力変換方法
CN104184327B (zh) 电力转换装置和电力转换方法
TWI715436B (zh) 電力轉換裝置
US10170986B2 (en) Hybrid buck
JP5783195B2 (ja) 電源装置及び制御方法
JP7124297B2 (ja) 電力変換装置
JP2015204639A (ja) 電力変換装置及びその制御方法
CN108306489A (zh) 升降压开关变换器的驱动电路、控制电路及驱动方法
CN104980032A (zh) 电力转换装置以及电力转换方法
KR20180043724A (ko) 벅 부스트 컨버터 및 그의 제어방법
JP2015139326A (ja) 電力変換装置及び電力変換方法
US10833604B1 (en) Power converter device
JP7275065B2 (ja) 電力変換装置
TWI581550B (zh) 轉換器控制方法
JP7444113B2 (ja) 電力変換装置