WO2016038966A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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WO2016038966A1
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inductor
output port
primary
full bridge
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廣瀬翔平
鵜野良之
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a power conversion apparatus that performs power conversion between arbitrary input / output ports among a plurality of input / output ports.
  • Patent Document 1 discloses a power conversion circuit that performs power conversion between any two of the four input / output ports.
  • the power conversion circuit includes a primary side conversion circuit having two input / output ports, and a secondary side conversion circuit magnetically coupled to the primary side conversion circuit and having two other input / output ports.
  • the primary side conversion circuit and the secondary side conversion circuit are magnetically coupled by a center tap type transformer.
  • the primary side conversion circuit has a primary side full bridge circuit.
  • the primary side full bridge circuit has a coupled inductor configured by magnetically coupling two inductors connected to both ends of the primary side coil of the transformer.
  • the secondary conversion circuit has a secondary full bridge circuit.
  • the secondary full bridge circuit has a coupled inductor configured by magnetically coupling two inductors connected to both ends of the secondary coil of the transformer.
  • the power conversion ratio of a primary side conversion circuit and a secondary side conversion circuit is changed by changing the ON time of a switching period. The amount of power transmission between the primary conversion circuit and the secondary conversion circuit is controlled by the phase difference of the switching period.
  • Patent Document 1 in order to improve the efficiency of power transmission, it is necessary to adjust the coupling coefficient of the coupled inductor included in each of the primary side conversion circuit and the secondary side conversion circuit to an optimum value.
  • the coupled inductor has a complicated structure and is difficult to design with high accuracy, and when the coupled inductor is configured with a leakage inductance, variations in product characteristics increase.
  • the leakage inductor by configuring the leakage inductor, the magnetic field propagating in the space becomes noise, which may adversely affect other elements or other circuits, and countermeasures are very difficult.
  • an object of the present invention is to provide a power converter that is easy to design and has low magnetic field noise.
  • the power converter of the present invention includes a first input / output port, a second input / output port, a primary full bridge circuit connected to the first input / output port, and a second input / output port connected to the second input / output port.
  • a secondary full bridge circuit a primary coil and a secondary coil, wherein the primary coil is connected to the primary full bridge circuit and the secondary coil is connected to the secondary full bridge circuit;
  • a transformer a first inductor connected between the first end of the primary coil and the primary side full bridge circuit, and a second end of the primary coil and the primary side full bridge circuit
  • a second inductor connected; a third inductor connected between a first end of the secondary coil and the secondary full bridge circuit; a second end of the secondary coil; and the secondary full bridge.
  • the power conversion device has a function as a step-up / step-down circuit and a function as a dual-active bridge (hereinafter referred to as DAB) converter, and can transmit power between any of the four input / output ports.
  • DAB dual-active bridge
  • each inductor can be independently used as compared with the case where a conventional coupled inductor is used. Therefore, the adjustment becomes easy. That is, the design of the power conversion device is facilitated.
  • a closed magnetic circuit type inductor there is little radiation of leakage magnetic flux, and the influence of magnetic field noise can be prevented.
  • a fifth inductor is connected between at least one of the center tap of the primary coil and the third input / output port and between the center tap of the secondary coil and the fourth input / output port. Preferably it is.
  • the inductances of the first to fourth inductors are design elements for power transmission between the four input / output ports, adjustment of these inductances is limited. For this reason, the amount of electric power transmission of the primary side conversion circuit or the secondary side conversion circuit can be adjusted by providing the fifth inductor and adjusting the inductance.
  • the power converter of the present invention includes a first input / output port, a second input / output port, a primary full bridge circuit connected to the first input / output port, and a second input / output port connected to the second input / output port.
  • a secondary full bridge circuit a primary coil and a secondary coil, wherein the primary coil is connected to the primary full bridge circuit and the secondary coil is connected to the secondary full bridge circuit;
  • a fifth inductor connected between the center
  • the power converter of the present invention includes a first input / output port, a second input / output port, a primary full bridge circuit connected to the first input / output port, and a second input / output port connected to the second input / output port.
  • a secondary full bridge circuit a primary coil and a secondary coil, wherein the primary coil is connected to the primary full bridge circuit and the secondary coil is connected to the secondary full bridge circuit;
  • 3rd inductor and front At least one of a fourth inductor connected between the second end of the secondary coil and the secondary side full bridge circuit, and a second inductor between the center tap of the primary coil and the third input / output port.
  • 5 inductors are connected, and at least one of the first inductor, the second inductor, the third inductor, and the fourth inductor and the fifth inductor are independent from each other, To do.
  • the number of parts can be reduced and the power transmission device can be downsized.
  • At least one of the first inductor and the second inductor is a part of a line that forms the primary coil.
  • the power converter can be reduced in size and height.
  • At least one of the third inductor and the fourth inductor is a part of a line that forms the secondary coil.
  • the power converter can be reduced in size and height.
  • the power converter of the present invention includes a first input / output port, a second input / output port, a primary full bridge circuit connected to the first input / output port, and a second input / output port connected to the second input / output port.
  • a secondary full bridge circuit a primary coil and a secondary coil, wherein the primary coil is connected to the primary full bridge circuit and the secondary coil is connected to the secondary full bridge circuit;
  • a fifth inductor is connected between the center tap and the third input / output port, and the inductor and the fifth inductor are independent of each other.
  • the number of parts can be reduced and the power transmission device can be downsized.
  • the inductor is preferably a part of a line forming the secondary coil.
  • the present invention it becomes easier to design a power converter as compared with the case where a coupled inductor is used. Moreover, magnetic field noise can be reduced and the influence by magnetic field noise can be prevented.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a power conversion device according to a first embodiment.
  • Block diagram showing functions of control unit The figure for demonstrating the function as a buck-boost circuit among the functions of the converter circuit of a power converter device.
  • the figure for demonstrating the function as a DAB converter among the functions of the converter circuit of a power converter device The figure which shows the voltage waveform of each part of a primary side converter circuit and a secondary side converter circuit, and the current waveform which flows into an inductor Circuit diagram of power converter according to Embodiment 2
  • FIG. Circuit diagram of power converter according to Embodiment 3 Circuit diagram of power converter according to Embodiment 4
  • the figure which shows the transformer with which the power converter device which concerns on Embodiment 5 is provided.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a power conversion device 1 according to this embodiment.
  • the power conversion device 1 includes a primary side conversion circuit 10 and a secondary side conversion circuit 20.
  • the primary side conversion circuit 10 and the secondary side conversion circuit 20 are magnetically coupled by a transformer 30.
  • the primary side conversion circuit 10 includes a first input / output port P1 having input / output terminals IO1 and IO2, and a third input / output port P3 having input / output terminals IO2 and IO3.
  • the secondary side conversion circuit 20 includes a second input / output port P2 having input / output terminals IO4 and IO5, and a fourth input / output port P4 having input / output terminals IO5 and IO6.
  • the power conversion device 1 performs power conversion between any two of the four input / output ports P1 to P4.
  • the primary side conversion circuit 10 includes a primary side full bridge circuit (hereinafter simply referred to as a full bridge circuit).
  • This full bridge circuit has switch elements Q11, Q12, Q13, and Q14.
  • the switch elements Q11, Q12, Q13, Q14 are n-type MOS-FETs.
  • a series circuit of the switch elements Q11 and Q12 is connected to the input / output terminals IO1 and IO2.
  • the series circuit of the switch elements Q13 and Q14 is connected in parallel to the series circuit of the switch elements Q11 and Q12.
  • a gate signal is input from the primary driver 13 to the gates of the switch elements Q11, Q12, Q13, and Q14. Thereby, each switch element Q11, Q12, Q13, Q14 is turned on and off.
  • the inductor L11 is connected to the connection point of the switch elements Q11 and Q12.
  • An inductor L12 is connected to the connection point of the switch elements Q13 and Q14.
  • the inductors L11 and L12 are connected to both ends of the primary coil of the transformer 30.
  • the inductors L11 and L12 are elements independent from each other without being magnetically coupled.
  • the inductors L11 and L12 are examples of the “first inductor” and the “second inductor” in the present invention.
  • the transformer 30 includes primary coils 31 and 32 and secondary coils 33 and 34.
  • the primary coils 31 and 32 are connected in series.
  • An input / output terminal IO3 of the third input / output port P3 is connected to a connection point (center tap) of the primary coils 31 and 32.
  • the secondary side conversion circuit 20 includes a secondary side full bridge circuit (hereinafter simply referred to as a full bridge circuit).
  • This full bridge circuit has switch elements Q21, Q22, Q23, and Q24.
  • the switch elements Q21, Q22, Q23, Q24 are n-type MOS-FETs.
  • a series circuit of the switch elements Q21 and Q22 is connected to the input / output terminals IO4 and IO5.
  • the series circuit of the switch elements Q23 and Q24 is connected in parallel to the series circuit of the switch elements Q21 and Q22.
  • a gate signal is input from the secondary driver 23 to the gates of the switch elements Q21, Q22, Q23, and Q24. Thereby, each switch element Q21, Q22, Q23, Q24 is turned on / off.
  • the inductor L21 is connected to the connection point of the switch elements Q21 and Q22.
  • An inductor L22 is connected to a connection point between the switch elements Q23 and Q24.
  • the inductors L21 and L22 are connected to both ends of the secondary coil of the transformer 30.
  • the inductors L21 and L22 are elements independent from each other without being magnetically coupled.
  • the inductors L21 and L22 are examples of the “third inductor” and the “fourth inductor” in the present invention.
  • the secondary coils 33 and 34 of the transformer 30 are connected in series.
  • An input / output terminal IO6 of the fourth input / output port P4 is connected to a connection point (center tap) of the secondary coils 33 and 34.
  • the power conversion apparatus 1 includes a control unit 35.
  • the control unit 35 outputs a control signal to each of the primary side driver 13 and the secondary side driver 23.
  • the primary side driver 13 and the secondary side driver 23 to which this control signal is input outputs a gate signal to each switch element.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the function of the control unit 35.
  • the control unit 35 includes a power conversion mode determination unit 351, a phase difference determination unit 352, a duty ratio determination unit 353, a primary side output unit 354, and a secondary side output unit 355.
  • the power conversion mode determination unit 351 determines the power conversion mode of the power conversion device 1 based on, for example, an external signal input to the control unit 35.
  • the power conversion mode includes first to twelfth modes.
  • the first mode is a mode in which power input from the first input / output port P1 is converted and output to the third input / output port P3.
  • the second mode is a mode in which power input from the first input / output port P1 is converted and output to the second input / output port P2.
  • the third mode is a mode in which the power input from the first input / output port P1 is converted and output to the fourth input / output port P4.
  • the fourth mode is a mode in which power input from the third input / output port P3 is converted and output to the first input / output port P1.
  • the fifth mode is a mode in which the power input from the third input / output port P3 is converted and output to the second input / output port P2.
  • the sixth mode is a mode in which power input from the third input / output port P3 is converted and output to the fourth input / output port P4.
  • the seventh mode is a mode in which power input from the second input / output port P2 is converted and output to the first input / output port P1.
  • the eighth mode is a mode in which power input from the second input / output port P2 is converted and output to the third input / output port P3.
  • the ninth mode is a mode in which the power input from the second input / output port P2 is converted and output to the fourth input / output port P4.
  • the tenth mode is a mode in which power input from the fourth input / output port P4 is converted and output to the first input / output port P1.
  • the eleventh mode is a mode in which power input from the fourth input / output port P4 is converted and output to the third input / output port P3.
  • the twelfth mode is a mode in which power input from the fourth input / output port P4 is converted and output to the second input / output port P2.
  • the phase difference determination unit 352 determines the phase difference ⁇ of the switching cycle of the switch elements included in the primary side conversion circuit 10 and the secondary side conversion circuit 20 according to the mode determined by the power conversion mode determination unit 351. Power is transmitted from the first input / output port P1 to the second input / output port P2 (or in the opposite direction) by the determined phase difference ⁇ .
  • the duty ratio determination unit 353 determines the duty ratio of the switch element included in each of the primary side conversion circuit 10 and the secondary side conversion circuit 20 according to the determined mode.
  • the voltage is controlled (stepped up or stepped down) in each of the primary side converter circuit 10 and the secondary side converter circuit 20 according to the determined duty ratio.
  • the primary side output unit 354 and the secondary side output unit 355 send gate signals corresponding to the phase difference ⁇ and the duty ratio determined by the phase difference determination unit 352 and the duty ratio determination unit 353 to the primary side drivers 13 and 2. Output from the secondary driver 23.
  • the power converter 1 has a function as a step-up / down circuit and a function as a DAB converter circuit.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a function as a step-up / step-down circuit among the functions of the converter circuit of the power conversion device 1.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a function as a DAB converter among the functions of the converter circuit of the power conversion device 1.
  • a series circuit of switch elements Q11, Q12 (or Q13, Q14) is connected to the input / output terminals IO1, IO2 of the first input / output port P1.
  • a connection point between the switch elements Q11 and Q12 (or Q13 and Q14) is connected to the third input / output via a series circuit of the inductor L11 (or L12) and the primary coil 31 (or 32) of the transformer 30.
  • the input / output terminal IO3 of the port P3 is connected.
  • the primary coils 31 and 32 of the transformer 30 are magnetically coupled, when the switch elements Q11 and Q13 are simultaneously turned on or off, the same voltage is applied to the primary coils 31 and 32 and the same current flows. . For this reason, the primary coils 31 and 32 can be regarded as equivalently short-circuited. Further, when the on / off states of the switch elements Q11 and Q13 are different, a voltage corresponding to the state of the secondary side conversion circuit 20 is alternately generated. Therefore, the influence on the function as the step-up / step-down circuit of the primary coils 31 and 32 of the transformer 30 is small.
  • the primary side conversion circuit 10 has a configuration in which a step-down circuit having the first input / output port P1 as an input and a step-up circuit having the third input / output port P3 as an input are connected in parallel. Therefore, the voltage input from the first input / output port P1 is stepped down and output from the third input / output port P3, and the voltage input from the third input / output port P3 is boosted to the first input. Output from the output port P1.
  • the step-up / step-down function on the secondary conversion circuit 20 side can be explained in the same manner as the primary conversion circuit 10 side. That is, the voltage input from the second input / output port P2 is stepped down and output from the fourth input / output port P4. The voltage input from the fourth input / output port P4 is boosted and output from the second input / output port P2.
  • each of the primary side conversion circuit 10 and the secondary side conversion circuit 20 includes a full bridge circuit.
  • the primary side conversion circuit 10 and the secondary side conversion circuit 20 are magnetically coupled. That is, a DAB converter circuit that inputs and outputs the first input / output port P1 and the second input / output port P2 is configured.
  • the switching elements Q11 and Q12 and the switching elements Q13 and Q14 are switched with a phase difference of 180 degrees ( ⁇ )
  • the switching elements Q21 and Q22 and the switching elements Q23 and Q24 are switched with a phase difference of 180 degrees ( ⁇ )
  • the first input / output port P1 (or the third input / output port P3) is input by adjusting the phase difference between the switching periods of the switching elements on the primary side conversion circuit 10 side and the secondary side conversion circuit 20 side.
  • the power can be converted and transmitted to the second input / output port P2 (or the fourth input / output port P4). Further, the power input to the second input / output port P2 (or the fourth input / output port P4) can be converted and transmitted to the first input / output port P1 (or the third input / output port P3).
  • FIG. 5 is a diagram illustrating voltage waveforms of the respective parts of the primary side conversion circuit 10 and the secondary side conversion circuit 20 and current waveforms flowing through the inductor L11.
  • Vu1 is the drain-source voltage of the switch element Q12
  • Vv1 is the drain-source voltage of the switch element Q14
  • Vu2 is the drain-source voltage of the switch element Q22
  • Vv2 is the drain of the switch element Q24. The voltage between the sources (see FIG. 1).
  • an input power supply is connected to the first input / output port P1
  • a load is connected to the other ports
  • Vu1 and Vv1 are each on-time ⁇
  • a phase difference of 180 degrees from each other and Vu2 and Vv2 are respectively
  • the control unit 35 performs switching control of each switch element of the primary side conversion circuit 10 and the secondary side conversion circuit 20 so that the ON time ⁇ is reached and the phase difference is 180 degrees.
  • Vu1 and Vv1 are low (L)
  • the voltage step-down ratio at this time can be determined by the ON time ⁇ .
  • the voltage input from the third input / output port P3 is boosted by repeating high and low of Vu1 and Vv1. Are output to the first input / output port P1.
  • the step-up ratio can be determined by the on time ⁇ . Further, the secondary side conversion circuit 20 side can be explained in the same manner as the primary side conversion circuit 10 side.
  • the secondary side conversion circuit 20 causes the secondary coil 33 of the transformer 30 ⁇ the inductor L21 ⁇ the switch element Q21.
  • the switch elements Q22 and Q23 are turned on, the path of the secondary coil 34 of the transformer 30 ⁇ the inductor L22 ⁇ the switch element Q23 ⁇ the input / output terminal IO4. Current flows.
  • the voltage input from the first input / output port P1 becomes DAB. It is transmitted to the secondary conversion circuit 20 side by the function as a converter circuit, and is output from the second input / output port P2 and the fourth input / output port P4.
  • the phase difference ⁇ is changed, the time T1 when Vu1 and Vu2 are high (switch elements Q11 and Q21 are on) and Vv1 and Vv2 are low (switch elements Q14 and Q24 are on) changes.
  • the time T2 when Vu1 and Vu2 are low (switch elements Q12 and Q22 are on) and Vv1 and Vv2 are high (switch elements Q13 and Q23 are on) changes.
  • the amount of power transmitted from the primary side conversion circuit 10 to the secondary side conversion circuit 20 can be controlled by the phase difference ⁇ .
  • phase difference ⁇ power is transferred from the second input / output port P2 to the first input / output port P1 (or the third input / output port P3), and the fourth input / output port P4 to the first input / output port.
  • Power transmission to P1 (or third input / output port P3) becomes possible.
  • the switching elements of the primary side conversion circuit 10 and the secondary side conversion circuit 20 are controlled to be switched with a phase difference ⁇ ( ⁇ 0), whereby power is transferred from the secondary side conversion circuit 20 to the primary side conversion circuit 10. Is transmitted.
  • the primary side conversion circuit 10 and the secondary side conversion circuit 20 are symmetrical circuits. Therefore, when the phase difference ⁇ between the first input / output port P1 and the second input / output port P2 is set to 0, the primary side conversion circuit 10 and the secondary side conversion circuit 20 operate symmetrically. Power transmission between P1 and the second input / output port P2 is not performed. The same applies to power transmission between the third input / output port P3 and the fourth input / output port P4.
  • the power conversion device 1 has a function as a step-up / step-down circuit and a function as a DAB converter circuit, and between any of the four input / output ports P1 to P4 and another input / output port. Power conversion can be performed.
  • the inductors L11 and L12 and the inductors L21 and L22 are all elements that are independent of each other without being magnetically coupled. Therefore, the design and selection of each inductor are compared with the conventional case where a coupled inductor is used. The degree of freedom is improved and the power converter 1 can be reduced in height. Moreover, heat dissipation is improved by making each inductor independent. Furthermore, since there is no need for magnetic coupling, an inductor with a closed magnetic circuit can be used, resulting in a reduction in leakage flux radiation.
  • the inductors L11 and L12 and the inductors L21 and L22 are independent elements that are not magnetically coupled. However, only one of the inductors L11 and L12 or the inductors L21 and L22 is not magnetically coupled. It may be an element.
  • FIG. 6 is a circuit diagram of the power conversion device 2 according to the second embodiment.
  • the primary side conversion circuit 10 is connected between the center tap on the primary side of the transformer 30 and the input / output terminal IO3.
  • An inductor L13 is provided.
  • the secondary conversion circuit 20 includes an inductor L23 connected between the center tap on the secondary side of the transformer 30 and the input / output terminal IO6.
  • the inductors L13 and L23 are examples of the “fifth inductor” in the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the function of the power conversion device 2 as a step-up / down circuit.
  • an inductor L13 is added between the center taps of the primary coils 31 and 32 of the transformer 30 and the input / output terminal IO3, and this circuit also operates as a step-up / down circuit.
  • the function of the power conversion device 2 as a DAB converter can be described in the same manner as in FIG.
  • the inductances of the inductors L11 and L12 of the primary side conversion circuit 10 and the inductors L21 and L22 of the secondary side conversion circuit 20 affect power conversion. For this reason, when adjusting the function as a step-up / step-down circuit included in the power conversion device 2, there is a limit to adjusting the inductances of the inductors L11, L12, L21, and L22. For this reason, the power transmission from the primary side conversion circuit 10 to the secondary side conversion circuit 20, or the power transmission from the secondary side conversion circuit 20 to the primary side conversion circuit 10, which is a function of the DAB converter, is performed by the inductor L11. , L12, L21, and L22, and the inductors L13 and L23 can adjust the power conversion of the primary side conversion circuit 10 or the power conversion of the secondary side conversion circuit 20.
  • the power conversion device 2 may include only one of the inductors L13 and L23. Since the operation of the power converter 2 is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • FIG. 8 is a circuit diagram of the power conversion device 3 according to the third embodiment.
  • L21 is provided among the inductors L11, L12, L21, and L22 of the power conversion device 2 according to the second embodiment.
  • the primary driver, the secondary driver, the control unit, and the like are not shown.
  • the inductor L21 and L13 to L23 are independent of each other without being magnetically coupled. Thus, at least one of the inductors L11, L12, L21, and L22 may be provided.
  • the power transmission from the primary conversion circuit 10 to the secondary conversion circuit 20 is possible if there is at least one of the inductors L11, L12, L21, and L22.
  • the inductors L11, L12, L21, and L22 Considering the symmetry of the step-up / step-down circuit, it is desirable that there are two inductors L11 and L12, or inductors L21 and L22. If the inductance is large, the inductor L13 (or L23) has a dominant influence on the operation of the step-up / step-down circuit. Therefore, at least one of the inductors L11, L12, L21, and L22 can be used as a constituent element. As a result, the number of components is reduced, and the power converter can be downsized.
  • FIG. 9 is a circuit diagram of the power conversion device 4 according to the fourth embodiment.
  • the power conversion device 4 includes three input / output ports P1, P2, and P3.
  • the power conversion device 4 is a power conversion circuit that performs power conversion between any two input / output ports among the three input / output ports P1, P2, and P3.
  • FIG. 9 shows an example in which an inductor L21 is provided.
  • the inductors L21 and L13 are independent from each other without being magnetically coupled.
  • the inductor can be configured by any one of the inductors L11, L12, L21, and L22 and a total of two inductors L13. Therefore, size reduction of the power converter device 4 is realizable.
  • the inductor connected to the transformer is preferably arranged on the secondary side (that is, inductor L21 or L22).
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the transformer 30 provided in the power conversion device according to the third embodiment.
  • the transformer 30 is formed by winding primary coils 31 and 32 and secondary coils 33 and 34 around a magnetic core 30A.
  • a part of the winding of the primary coil 31 of the transformer 30 is wound around the magnetic core 41.
  • the inductor L11 is formed.
  • a part of the winding of the primary coil 32 of the transformer 30 is wound around the magnetic core 42.
  • the inductor L12 is formed.
  • a part of the winding of the secondary coil 33 of the transformer 30 is wound around the magnetic core 43.
  • the inductor L21 is formed.
  • a part of the winding of the secondary coil 34 of the transformer 30 is wound around the magnetic core 44.
  • the inductor L22 is formed.
  • the inductors L11, L12, L21, and L22 share the line with the primary coils 31 and 32 and the secondary coils 33 and 34 of the transformer 30, thereby reducing the number of winding coils. Thereby, size reduction and height reduction of a power converter device are realizable.
  • Transformer 30A Magnetic core 31, 32 ... Primary coil 33, 34 ... Secondary coil 35 ... Control units 41, 42, 43, 44 ... Magnetic core 351 ... Power conversion mode determining unit 352 ... Phase difference determining unit 353 ... Duty ratio determining unit 354 ... Primary side output unit 355 ... Secondary side output unit

Abstract

　第１入出力ポート（Ｐ１）に接続されたフルブリッジ回路と、変圧器（３０）の１次コイル（３１，３２）との間に、インダクタ（Ｌ１１，Ｌ１２）が接続されている。第２入出力ポート（Ｐ２）に接続されたフルブリッジ回路と、変圧器（３０）の２次コイル（３３，３４）との間に、インダクタ（Ｌ２１，Ｌ２２）が接続されている。変圧器（３０）の１次コイル（３１，３２）のセンタータップは、第３入出力ポート（Ｐ３）が接続されている。変圧器（３０）の２次コイル（３３，３４）のセンタータップは、第４入出力ポート（Ｐ４）が接続されている。インダクタ（Ｌ１１，Ｌ１２）は互いに独立している。また、インダクタ（Ｌ２１，Ｌ２２）も互いに独立している。これにより、設計が容易であって、磁界ノイズが小さい電力変換装置を提供する。

Description

電力変換装置
　本発明は、複数の入出力ポートのうち、任意の入出力ポート間で電力変換を行う電力変換装置に関する。
　特許文献１には、４つの入出力ポートのうち、任意の２つの入出力ポートの間で電力変換を行う電力変換回路が開示されている。この電力変換回路は、２つの入出力ポートを有する１次側変換回路と、その１次側変換回路に磁気結合し、他の２つの入出力ポートを有する２次側変換回路とを備える。そして、１次側変換回路と２次側変換回路とは、センタータップ式の変圧器により磁気結合する。
　１次側変換回路は１次側フルブリッジ回路を有する。１次側フルブリッジ回路は、変圧器の１次側コイルの両端に接続された２つのインダクタを磁気結合して構成される結合インダクタを有する。また、２次側変換回路は２次側フルブリッジ回路を有する。２次側フルブリッジ回路は、変圧器の２次側コイルの両端に接続された２つのインダクタを磁気結合して構成される結合インダクタを有する。そして、スイッチング周期のオン時間が変更されることで、１次側変換回路と２次側変換回路の電力変換比率が変更される。１次変換回路と２次変換回路の電力伝送量は、スイッチング周期の位相差によって、制御される。
特開２０１１－１９３７１３号公報
　特許文献１においては、電力伝送の効率を良くするために、１次側変換回路及び２次側変換回路それぞれが備える結合インダクタの結合係数を最適値に調整する必要がある。しかしながら、結合インダクタは構造が複雑であり、精度よく設計することは難しく、また、結合インダクタが漏れインダクタンスで構成される場合、製品の特性のばらつきが大きくなる。さらに、漏れインダクタを構成することにより、空間に伝播する磁界がノイズとなり、他素子又は他回路へ悪影響を及ぼす可能性があり、その対策は非常に困難である。
　そこで、本発明の目的は、設計が容易であって、磁界ノイズが小さい電力変換装置を提供することにある。
　本発明の電力変換装置は、第１入出力ポート及び第２入出力ポートと、前記第１入出力ポートに接続された１次側フルブリッジ回路と、前記第２入出力ポートに接続された２次側フルブリッジ回路と、１次コイル及び２次コイルを有し、前記１次コイルが前記１次側フルブリッジ回路に接続され、前記２次コイルが前記２次側フルブリッジ回路に接続された変圧器と、前記１次コイルの第１端及び前記１次側フルブリッジ回路の間に接続された第１インダクタと、前記１次コイルの第２端及び前記１次側フルブリッジ回路の間に接続された第２インダクタと、前記２次コイルの第１端及び前記２次側フルブリッジ回路の間に接続された第３インダクタと、前記２次コイルの第２端及び前記２次側フルブリッジ回路の間に接続された第４インダクタと、前記１次コイルのセンタータップに接続された第３入出力ポートと、前記２次コイルのセンタータップに接続された第４入出力ポートと、を備え、前記第１インダクタ及び前記第２インダクタ、並びに、前記第３インダクタ及び前記第４インダクタの少なくとも一方は、互いに独立していることを特徴とする。
　この構成では、電力変換装置は、昇降圧回路としての機能と、Dual ActiveBridge（以下ＤＡＢ）コンバータとしての機能を有し、４つの入出力ポートのうち、任意の入出力ポート間で電力伝送できる。この電力伝送の設計要素として、第１から第４インダクタそれぞれのインダクタンスを調整する必要があるが、従来の結合インダクタを用いた場合と比べ、本発明の構成によれば、各インダクタが独立しているため、その調整が容易となる。すなわち、電力変換装置の設計が容易となる。また、閉磁路型のインダクタを用いることで、漏れ磁束の放射が少なく、磁界ノイズによる影響を防止できる。
　前記１次コイルのセンタータップと前記第３入出力ポートとの間、及び、前記２次コイルのセンタータップと前記第４入出力ポートとの間の少なくとも一方には、第５インダクタが接続されていることが好ましい。
　第１から第４インダクタのそれぞれのインダクタンスは、４つの入出力ポート間の電力伝送の設計要素となるため、これらのインダクタンスの調整は制限される。このため、第５インダクタを設け、そのインダクタンスを調整することで、１次側変換回路又は２次側変換回路の電力伝送量の調整を行える。
　本発明の電力変換装置は、第１入出力ポート及び第２入出力ポートと、前記第１入出力ポートに接続された１次側フルブリッジ回路と、前記第２入出力ポートに接続された２次側フルブリッジ回路と、１次コイル及び２次コイルを有し、前記１次コイルが前記１次側フルブリッジ回路に接続され、前記２次コイルが前記２次側フルブリッジ回路に接続された変圧器と、前記１次コイルのセンタータップに接続された第３入出力ポートと、前記２次コイルのセンタータップに接続された第４入出力ポートと、前記１次コイルの第１端及び前記１次側フルブリッジ回路の間に接続された第１インダクタ、及び、前記１次コイルの第２端及び前記１次側フルブリッジ回路の間に接続された第２インダクタ、及び、前記２次コイルの第１端及び前記２次側フルブリッジ回路の間に接続された第３インダクタ、及び、前記２次コイルの第２端及び前記２次側フルブリッジ回路の間に接続された第４インダクタ、のうち少なくとも一つと、前記１次コイルのセンタータップと前記第３入出力ポートとの間に接続された第５インダクタと、前記２次コイルのセンタータップと前記第４入出力ポートとの間に接続された第６インダクタと、を備え、前記第１インダクタ、前記第２インダクタ、前記第３インダクタ及び前記第４インダクタ、のうち少なくとも一つと、前記第５インダクタあるいは前記第６インダクタとは、互いに独立していることを特徴とする。
　本発明の電力変換装置は、第１入出力ポート及び第２入出力ポートと、前記第１入出力ポートに接続された１次側フルブリッジ回路と、前記第２入出力ポートに接続された２次側フルブリッジ回路と、１次コイル及び２次コイルを有し、前記１次コイルが前記１次側フルブリッジ回路に接続され、前記２次コイルが前記２次側フルブリッジ回路に接続された変圧器と、前記１次コイルのセンタータップに接続された第３入出力ポートと、前記１次コイルの第１端及び前記１次側フルブリッジ回路の間に接続された第１インダクタ、及び、前記１次コイルの第２端及び前記１次側フルブリッジ回路の間に接続された第２インダクタ、及び、前記２次コイルの第１端及び前記２次側フルブリッジ回路の間に接続された第３インダクタ、及び、前記２次コイルの第２端及び前記２次側フルブリッジ回路の間に接続された第４インダクタ、のうち少なくとも一つと、前記１次コイルのセンタータップと前記第３入出力ポートとの間に第５インダクタが接続されており、前記第１インダクタ、前記第２インダクタ、前記第３インダクタ及び前記第４インダクタ、のうち少なくとも一つと、前記第５インダクタとは、互いに独立していることを特徴とする。
　この構成では、部品点数が削減でき、電力伝送装置の小型化が実現できる。
　前記第１インダクタ及び前記第２インダクタの少なくとも一方は、前記１次コイルを形成する線路の一部であることが好ましい。
　この構成では、第１インダクタ及び第２インダクタの少なくとも一方の巻線コイルが不要であるため、電力変換装置の小型化及び低背化を実現できる。
　前記第３インダクタ及び前記第４インダクタの少なくとも一方は、前記２次コイルを形成する線路の一部であることが好ましい。
　この構成では、第３インダクタ及び第４インダクタの少なくとも一方の巻線コイルが不要であるため、電力変換装置の小型化及び低背化を実現できる。
　本発明の電力変換装置は、第１入出力ポート及び第２入出力ポートと、前記第１入出力ポートに接続された１次側フルブリッジ回路と、前記第２入出力ポートに接続された２次側フルブリッジ回路と、１次コイル及び２次コイルを有し、前記１次コイルが前記１次側フルブリッジ回路に接続され、前記２次コイルが前記２次側フルブリッジ回路に接続された変圧器と、前記１次コイルのセンタータップに接続された第３入出力ポートと、前記２次コイルの１端及び前記２次側フルブリッジ回路の間に接続されたインダクタと、前記１次コイルのセンタータップと前記第３入出力ポートとの間に第５インダクタが接続されており、前記インダクタと、前記第５インダクタとは、互いに独立していることを特徴とする。
　この構成では、部品点数が削減でき、電力伝送装置の小型化が実現できる。
　前記インダクタは、前記２次コイルを形成する線路の一部であることが好ましい。
　この構成では、インダクタの巻線コイルが不要であるため、電力変換装置の小型化及び低背化を実現できる。
　本発明によれば、結合インダクタを用いた場合と比べ、電力変換装置の設計が容易となる。また、磁界ノイズを少なくでき、磁界ノイズによる影響を防止できる。
実施形態１に係る電力変換装置の回路図 制御部の機能を示すブロック図 電力変換装置のコンバータ回路の機能のうち、昇降圧回路としての機能を説明するための図 電力変換装置のコンバータ回路の機能のうち、ＤＡＢコンバータとしての機能を説明するための図 １次側変換回路及び２次側変換回路各部の電圧波形、及びインダクタに流れる電流波形を示す図 実施形態２に係る電力変換装置の回路図 実施形態２に係る電力変換装置の昇降圧機能を説明するための図 実施形態３に係る電力変換装置の回路図 実施形態４に係る電力変換装置の回路図 実施形態５に係る電力変換装置が備える変圧器を示す図
（実施形態１）
　図１は、本実施形態に係る電力変換装置１の回路図である。
　電力変換装置１は、１次側変換回路１０と２次側変換回路２０とを備えている。１次側変換回路１０と２次側変換回路２０とは、変圧器３０で磁気結合する。１次側変換回路１０は、入出力端子ＩＯ１，ＩＯ２を有する第１入出力ポートＰ１と、入出力端子ＩＯ２，ＩＯ３を有する第３入出力ポートＰ３とを備える。２次側変換回路２０は、入出力端子ＩＯ４，ＩＯ５を有する第２入出力ポートＰ２と、入出力端子ＩＯ５，ＩＯ６を有する第４入出力ポートＰ４とを備える。電力変換装置１は、４つの入出力ポートＰ１～Ｐ４のうち、任意の２つのポート間で電力変換を行う。
　１次側変換回路１０は１次側フルブリッジ回路（以下、単にフルブリッジ回路と言う）を備える。このフルブリッジ回路は、スイッチ素子Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４を有する。スイッチ素子Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４は、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴである。スイッチ素子Ｑ１１，Ｑ１２の直列回路は、入出力端子ＩＯ１，ＩＯ２に接続されている。また、スイッチ素子Ｑ１３，Ｑ１４の直列回路は、スイッチ素子Ｑ１１，Ｑ１２の直列回路に並列に接続されている。これらスイッチ素子Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４のゲートには、１次側ドライバ１３からゲート信号を入力される。これにより、各スイッチ素子Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４はオンオフする。
　スイッチ素子Ｑ１１，Ｑ１２の接続点には、インダクタＬ１１が接続されている。また、スイッチ素子Ｑ１３，Ｑ１４の接続点には、インダクタＬ１２が接続されている。そして、インダクタＬ１１，Ｌ１２は、変圧器３０の１次コイルの両端に接続されている。このインダクタＬ１１，Ｌ１２は磁気結合することなく、互いに独立した素子である。インダクタＬ１１，Ｌ１２は、本発明の「第１インダクタ」及び「第２インダクタ」の一例である。
　変圧器３０は、１次コイル３１，３２と２次コイル３３，３４とを備えている。１次コイル３１，３２は直列に接続されている。１次コイル３１，３２の接続点（センタータップ）には、第３入出力ポートＰ３の入出力端子ＩＯ３が接続されている。
　２次側変換回路２０は２次側フルブリッジ回路（以下、単にフルブリッジ回路と言う）を備える。このフルブリッジ回路は、スイッチ素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４を有する。スイッチ素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４は、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴである。スイッチ素子Ｑ２１，Ｑ２２の直列回路は、入出力端子ＩＯ４，ＩＯ５に接続されている。また、スイッチ素子Ｑ２３，Ｑ２４の直列回路は、スイッチ素子Ｑ２１，Ｑ２２の直列回路に並列に接続されている。これらスイッチ素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４のゲートには、２次側ドライバ２３からゲート信号を入力される。これにより、各スイッチ素子Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４はオンオフする。
　スイッチ素子Ｑ２１，Ｑ２２の接続点には、インダクタＬ２１が接続されている。また、スイッチ素子Ｑ２３，Ｑ２４の接続点には、インダクタＬ２２が接続されている。そして、インダクタＬ２１，Ｌ２２は、変圧器３０の２次コイルの両端に接続されている。このインダクタＬ２１，Ｌ２２は磁気結合することなく、互いに独立した素子である。インダクタＬ２１，Ｌ２２は、本発明の「第３インダクタ」及び「第４インダクタ」の一例である。
　変圧器３０の２次コイル３３，３４は直列に接続されている。また、２次コイル３３，３４の接続点（センタータップ）には、第４入出力ポートＰ４の入出力端子ＩＯ６が接続されている。
　電力変換装置１は制御部３５を備えている。制御部３５は、１次側ドライバ１３及び２次側ドライバ２３それぞれへ制御信号を出力する。この制御信号が入力された１次側ドライバ１３及び２次側ドライバ２３は、各スイッチ素子へゲート信号を出力する。
　図２は制御部３５の機能を示すブロック図である。制御部３５は、電力変換モード決定部３５１と、位相差決定部３５２と、Ｄｕｔｙ比決定部３５３と、１次側出力部３５４と、２次側出力部３５５とを備える。
　電力変換モード決定部３５１は、例えば、制御部３５に入力された外部信号に基づいて、電力変換装置１の電力変換モードを決定する。電力変換モードには第１～第１２モードがある。
　第１モードは、第１入出力ポートＰ１から入力された電力を変換して第３入出力ポートＰ３へ出力するモードである。第２モードは、第１入出力ポートＰ１から入力された電力を変換して第２入出力ポートＰ２へ出力するモードである。第３モードは、第１入出力ポートＰ１から入力された電力を変換して第４入出力ポートＰ４へ出力するモードである。
　第４モードは、第３入出力ポートＰ３から入力された電力を変換して第１入出力ポートＰ１へ出力するモードである。第５モードは、第３入出力ポートＰ３から入力された電力を変換して第２入出力ポートＰ２へ出力するモードである。第６モードは、第３入出力ポートＰ３から入力された電力を変換して第４入出力ポートＰ４へ出力するモードである。
　第７モードは、第２入出力ポートＰ２から入力された電力を変換して第１入出力ポートＰ１へ出力するモードである。第８モードは、第２入出力ポートＰ２から入力された電力を変換して第３入出力ポートＰ３へ出力するモードである。第９モードは、第２入出力ポートＰ２から入力された電力を変換して第４入出力ポートＰ４へ出力するモードである。
　第１０モードは、第４入出力ポートＰ４から入力された電力を変換して第１入出力ポートＰ１へ出力するモードである。第１１モードは、第４入出力ポートＰ４から入力された電力を変換して第３入出力ポートＰ３へ出力するモードである。第１２モードは、第４入出力ポートＰ４から入力された電力を変換して第２入出力ポートＰ２へ出力するモードである。
　位相差決定部３５２は、電力変換モード決定部３５１が決定したモードに応じて、１次側変換回路１０及び２次側変換回路２０それぞれが有するスイッチ素子のスイッチング周期の位相差φを決定する。決定された位相差φによって、第１入出力ポートＰ１から第２入出力ポートＰ２へ（又はその逆方向へ）電力が伝送される。
　Ｄｕｔｙ比決定部３５３は、決定されたモードに応じて、１次側変換回路１０及び２次側変換回路２０それぞれが有するスイッチ素子のＤｕｔｙ比を決定する。決定されたＤｕｔｙ比によって、１次側変換回路１０及び２次側変換回路２０それぞれにおいて電圧が制御（昇圧又は降圧）される。
　１次側出力部３５４及び２次側出力部３５５は、位相差決定部３５２及びＤｕｔｙ比決定部３５３により決定された位相差φ及びＤｕｔｙ比に応じたゲート信号を、１次側ドライバ１３及び２次側ドライバ２３から出力させる。
　以上のように構成された電力変換装置１の動作について説明する。電力変換装置１は、昇降圧回路としての機能、及びＤＡＢコンバータ回路としての機能を備える。
　図３は、電力変換装置１のコンバータ回路の機能のうち、昇降圧回路としての機能を説明するための図である。図４は、電力変換装置１のコンバータ回路の機能のうち、ＤＡＢコンバータとしての機能を説明するための図である。
　電力変換装置１の１次側変換回路１０側の昇降圧回路としての機能に関して説明する。図３に示すように、例えば、第１入出力ポートＰ１の入出力端子ＩＯ１，ＩＯ２には、スイッチ素子Ｑ１１，Ｑ１２（又は、Ｑ１３，Ｑ１４）の直列回路が接続されている。そして、スイッチ素子Ｑ１１，Ｑ１２（又は、Ｑ１３，Ｑ１４）の接続点には、インダクタＬ１１（又はＬ１２）及び変圧器３０の１次コイル３１（又は３２）の直列回路を介して、第３入出力ポートＰ３の入出力端子ＩＯ３が接続されている。
　変圧器３０の１次コイル３１，３２は磁気結合しているため、スイッチ素子Ｑ１１，Ｑ１３が同時にオン又はオフしている場合、１次コイル３１，３２には同じ電圧が印加され同じ電流が流れる。このため、１次コイル３１，３２は等価的にショートとみなせる。また、スイッチ素子Ｑ１１，Ｑ１３のオンオフ状態が異なる場合、２次側変換回路２０の状態に応じた電圧が正負交互に発生する。よって、変圧器３０の１次コイル３１，３２の昇降圧回路としての機能への影響は小さい。すなわち、１次側変換回路１０は、第１入出力ポートＰ１を入力とする降圧回路、及び、第３入出力ポートＰ３を入力とする昇圧回路が並列に接続された構成である。このため、第１入出力ポートＰ１から入力された電圧は、降圧されて第３入出力ポートＰ３から出力され、また、第３入出力ポートＰ３から入力された電圧は、昇圧されて第１入出力ポートＰ１から出力される。
　なお、２次側変換回路２０側の昇降圧機能に関しては、１次側変換回路１０側と同様に説明できる。すなわち、第２入出力ポートＰ２から入力された電圧は、降圧されて第４入出力ポートＰ４から出力される。また、第４入出力ポートＰ４から入力された電圧は、昇圧されて第２入出力ポートＰ２から出力される。
　次に、電力変換装置１のＤＡＢコンバータ回路としての機能に関して説明する。図４に示すように、１次側変換回路１０及び２次側変換回路２０はそれぞれ、フルブリッジ回路を備えている。そして、１次側変換回路１０及び２次側変換回路２０は磁気結合する。すなわち、第１入出力ポートＰ１及び第２入出力ポートＰ２を入出力とするＤＡＢコンバータ回路を構成している。したがって、スイッチ素子Ｑ１１，Ｑ１２とスイッチ素子Ｑ１３，Ｑ１４を位相差１８０度（π）でスイッチング動作させ、スイッチ素子Ｑ２１，Ｑ２２とスイッチ素子Ｑ２３，Ｑ２４を位相差１８０度（π）でスイッチング動作させ、１次側変換回路１０側と２次側変換回路２０側とのスイッチ素子のスイッチング周期の位相差を調整することにより、第１入出力ポートＰ１（又は第３入出力ポートＰ３）に入力された電力を変換して第２入出力ポートＰ２（又は第４入出力ポートＰ４）に伝送できる。また、第２入出力ポートＰ２（又は第４入出力ポートＰ４）に入力された電力を変換して第１入出力ポートＰ１（又は第３入出力ポートＰ３）に伝送することができる。
　以下に、電力変換装置１の動作について説明する。
　図５は、１次側変換回路１０及び２次側変換回路２０各部の電圧波形、及びインダクタＬ１１に流れる電流波形を示す図である。ここで、Ｖｕ１は、スイッチ素子Ｑ１２のドレイン・ソース間電圧、Ｖｖ１は、スイッチ素子Ｑ１４のドレイン・ソース間電圧、Ｖｕ２は、スイッチ素子Ｑ２２のドレイン・ソース間電圧、Ｖｖ２は、スイッチ素子Ｑ２４のドレイン・ソース間電圧である（図１参照）。
　この例では、第１入出力ポートＰ１に入力電源を接続し、他ポートに負荷を接続し、Ｖｕ１，Ｖｖ１がそれぞれオン時間δとなり、互いに１８０度の位相差となり、また、Ｖｕ２，Ｖｖ２がそれぞれオン時間δとなり、互いに１８０度の位相差となるよう、制御部３５は１次側変換回路１０及び２次側変換回路２０それぞれの各スイッチ素子をスイッチング制御する。
　図５の電流Ｉ１の波形に示すように、Ｖｕ１がハイ（Ｈ）、Ｖｖ１がロー（Ｌ）の場合、入出力端子ＩＯ１→スイッチ素子Ｑ１１→インダクタＬ１１→変圧器３０の１次コイル３１→入出力端子ＩＯ３の順に電流が流れる。Ｖｕ１がロー（Ｌ）、Ｖｖ１がハイ（Ｈ）の場合、入出力端子ＩＯ１→スイッチ素子Ｑ１３→インダクタＬ１２→変圧器３０の１次コイル３２→入出力端子ＩＯ３の順に電流が流れる。Ｖｕ１，Ｖｖ１がロー（Ｌ）の場合、インダクタＬ１１，Ｌ１２→変圧器３０の１次コイル３１，３２→入出力端子ＩＯ３→負荷→入出力端子ＩＯ２→スイッチ素子Ｑ１２，Ｑ１４の順に電流が流れる。すなわち、Ｖｕ１及びＶｖ１のハイ・ローが繰り返されることで、第１入出力ポートＰ１から入力された電圧を降圧して、第３入出力ポートＰ３へ出力できる。このときの電圧の降圧比は、オン時間δによって定めることができる。
　なお、第３入出力ポートＰ３から第１入出力ポートＰ１への電力変換についても、Ｖｕ１及びＶｖ１のハイ・ローが繰り返されることで、第３入出力ポートＰ３から入力された電圧を昇圧して、第１入出力ポートＰ１へ出力される。そして、昇圧比は、オン時間δによって定めることができる。また、２次側変換回路２０側に関しても、１次側変換回路１０側と同様に説明できる。
　また、前記のように１次側変換回路１０において電流が流れると、変圧器３０の１次コイル３１，３２に電圧が印加され、変圧器３０の２次コイル３３，３４に電圧が誘起される。そして、Ｖｕ２，Ｖｖ２がＶｕ１，Ｖｖ１と位相差φ（＞０）となるよう、２次側変換回路２０の各スイッチ素子をスイッチング制御すると、第２入出力ポートＰ２（又は、第４入出力ポートＰ４）へ電流が流れる。これにより、１次側変換回路１０から２次側変換回路２０への電力伝送が行われる。
　例えば、変圧器３０の２次コイル３３側が高電位である場合、スイッチ素子Ｑ２１，Ｑ２４がオンのとき、２次側変換回路２０では、変圧器３０の２次コイル３３→インダクタＬ２１→スイッチ素子Ｑ２１→入出力端子ＩＯ４の経路に電流が流れる。また、変圧器３０の２次コイル３４側が高電位である場合、スイッチ素子Ｑ２２，Ｑ２３がオンのとき、変圧器３０の２次コイル３４→インダクタＬ２２→スイッチ素子Ｑ２３→入出力端子ＩＯ４の経路に電流が流れる。
　このように、１次側変換回路１０及び２次側変換回路２０の各スイッチ素子を位相差φ（＞０）でスイッチング制御することにより、第１入出力ポートＰ１から入力された電圧が、ＤＡＢコンバータ回路としての機能によって２次側変換回路２０側に伝送されて、第２入出力ポートＰ２及び第４入出力ポートＰ４から出力される。図５に示すように、位相差φを変化させるとＶｕ１，Ｖｕ２がハイ（スイッチ素子Ｑ１１，Ｑ２１がオン）で、Ｖｖ１，Ｖｖ２がロー（スイッチ素子Ｑ１４，Ｑ２４がオン）の時間Ｔ１が変化し、同様に、Ｖｕ１，Ｖｕ２がロー（スイッチ素子Ｑ１２，Ｑ２２がオン）で、Ｖｖ１，Ｖｖ２がハイ（スイッチ素子Ｑ１３，Ｑ２３がオン）の時間Ｔ２が変化する。このことにより、１次側変換回路１０から２次側変換回路２０への電力送電量は、位相差φによって制御できる。なお、第３入出力ポートＰ３から第２入出力ポートＰ２又は第４入出力ポートＰ４への電力伝送についても、同様である。
　また、位相差φを変更することで、第２入出力ポートＰ２から第１入出力ポートＰ１（又は第３入出力ポートＰ３）への電力伝送、第４入出力ポートＰ４から第１入出力ポートＰ１（又は第３入出力ポートＰ３）への電力伝送が可能となる。詳しくは、１次側変換回路１０及び２次側変換回路２０の各スイッチ素子を位相差φ（＜０）でスイッチング制御することにより、２次側変換回路２０から１次側変換回路１０に電力が伝送される。
　なお、１次側変換回路１０及び２次側変換回路２０は対称回路である。このため、第１入出力ポートＰ１及び第２入出力ポートＰ２の位相差φを０とした場合、１次側変換回路１０及び２次側変換回路２０は対称動作するため、第１入出力ポートＰ１及び第２入出力ポートＰ２間の電力伝送は行われない。第３入出力ポートＰ３及び第４入出力ポートＰ４間の電力伝送についても同様である。
　以上説明したように、電力変換装置１は、昇降圧回路としての機能、及びＤＡＢコンバータ回路としての機能を備え、４つの入出力ポートＰ１～Ｐ４の何れかと、他の入出力ポートとの間で電力変換を行うことができる。そして、本実施形態では、インダクタＬ１１，Ｌ１２、インダクタＬ２１，Ｌ２２は何れも磁気結合することなく、互いに独立した素子であるため、結合インダクタが用いられていた従来と比べ、各インダクタの設計及び選択自由度が向上し、電力変換装置１の低背化が可能である。また、各インダクタを独立させることで、放熱性が向上する。さらに、磁気結合の必要がないため、閉磁路のインダクタを用いることができ、その結果、漏れ磁束の放射が減少する。
　なお、本実施形態では、インダクタＬ１１，Ｌ１２及びインダクタＬ２１，Ｌ２２の何れもが磁気結合しない、独立した素子としているが、インダクタＬ１１，Ｌ１２又はインダクタＬ２１，Ｌ２２の一方のみが磁気結合しない、独立した素子であってもよい。
（実施形態２）
　図６は、実施形態２に係る電力変換装置２の回路図である。この例では、実施形態１に係る電力変換装置１の回路構成に加え、１次側変換回路１０は、変圧器３０の１次側のセンタータップと、入出力端子ＩＯ３との間に接続されたインダクタＬ１３を備えている。また、２次側変換回路２０は、変圧器３０の２次側のセンタータップと、入出力端子ＩＯ６との間に接続されたインダクタＬ２３を備えている。インダクタＬ１３，Ｌ２３は、本発明の「第５インダクタ」の一例である。
　図７は、電力変換装置２の昇降圧回路としての機能を説明するための図である。図３における、変圧器３０の１次コイル３１，３２のセンタータップと入出力端子ＩＯ３との間にインダクタＬ１３が追加された回路となり、本回路も昇降圧回路として動作する。なお、電力変換装置２のＤＡＢコンバータとしての機能は図４と同様に説明できる。
　１次側変換回路１０のインダクタＬ１１，Ｌ１２、及び、２次側変換回路２０のインダクタＬ２１，Ｌ２２は、これらのインダクタンスが電力変換に影響を及ぼす。このため、電力変換装置２が備える昇降圧回路としての機能を調整する場合、インダクタＬ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２のインダクタンスを調整することに制限がある。このため、ＤＡＢコンバータの機能である、１次側変換回路１０から２次側変換回路２０への電力伝送、又は２次側変換回路２０から１次側変換回路１０への電力伝送は、インダクタＬ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２で調整を行い、インダクタＬ１３，Ｌ２３によって、１次側変換回路１０の電力変換、又は２次側変換回路２０の電力変換の調整が可能となる。
　なお、電力変換装置２は、インダクタＬ１３，Ｌ２３の一方のみを備えていてもよい。電力変換装置２の動作は実施形態１と同じであるため、その説明は省略する。
（実施形態３）
　図８は、実施形態３に係る電力変換装置３の回路図である。この例では、実施形態２に係る電力変換装置２のインダクタＬ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２のうち、Ｌ２１のみが設けられている。なお、図８では、１次側ドライバ、２次側ドライバ、及び制御部等の図示は省略している。このインダクタＬ２１と、Ｌ１３ないしＬ２３とは、磁気結合することなく、互いに独立している。このように、インダクタＬ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２のうち、少なくとも１つが設けられていればよい。
　１次変換回路１０から２次変換回路２０の電力伝送は、インダクタＬ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２のうち、少なくとも１つがあれば電力伝送が可能である。昇降圧回路の対称性を考慮するとインダクタＬ１１とインダクタＬ１２、又はインダクタＬ２１とインダクタＬ２２との２つあることが望ましいが、インダクタＬ１１（又はＬ１２、Ｌ２１、Ｌ２２）よりもインダクタＬ１３（又はＬ２３）のインダクタンスが大きければ、昇降圧回路への動作への影響はインダクタＬ１３（又はＬ２３）が支配的となる。そのため、インダクタＬ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２のうち、構成要素としては少なくとも１つとすることができ、その結果、部品点数の削減となり、電力変換装置の小型化が実現できる。
（実施形態４）
　図９は、実施形態４に係る電力変換装置４の回路図である。この例では、電力変換装置４は３つの入出力ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３を備えている。そして、電力変換装置４は、３つの入出力ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３のうち、任意の２つの入出力ポートの間で電力変換を行う電力変換回路である。
　また、実施形態２に係る電力変換装置２のインダクタＬ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２のうち、少なくとも１つが設けられていればよい。図９では、インダクタＬ２１を設けた例を示す。インダクタＬ２１，Ｌ１３は、磁気結合することなく、互いに独立している。
　入出力ポートが３つの場合、インダクタは、インダクタＬ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２のうち何れか１つと、インダクタＬ１３との合計２つによって構成することが可能である。そのため、電力変換装置４の小型化が実現できる。なお、昇降圧回路の対称性を考慮すると、１次側に２つのポートを備える場合、変圧器に接続するインダクタは２次側に配置（すなわちインダクタＬ２１又はＬ２２）することが望ましい。
（実施形態５）
　本実施形態では、図１で説明したインダクタＬ１１，Ｌ１２が変圧器３０の１次コイル３１，３２を形成する線路の一部により形成され、インダクタＬ２１，Ｌ２２が、変圧器３０の２次コイル３３，３４を形成する線路の一部により形成されている。なお、本実施形態に係る電力変換装置の他の構成は、実施形態１又は実施形態２と同じであるため、説明は省略する。
　図１０は、実施形態３に係る電力変換装置が備える変圧器３０を示す図である。
　変圧器３０は、磁芯３０Ａに１次コイル３１，３２及び２次コイル３３，３４が巻回されて形成されている。この変圧器３０の１次コイル３１の巻線の一部は、磁芯４１に巻回されている。これにより、インダクタＬ１１が形成される。同様に、変圧器３０の１次コイル３２の巻線の一部は、磁芯４２に巻回されている。これにより、インダクタＬ１２が形成される。変圧器３０の２次コイル３３の巻線の一部は、磁芯４３に巻回されている。これにより、インダクタＬ２１が形成される。変圧器３０の２次コイル３４の巻線の一部は、磁芯４４に巻回されている。これにより、インダクタＬ２２が形成される。
　このように、インダクタＬ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２が、変圧器３０の１次コイル３１，３２及び２次コイル３３，３４と線路を共有することで、巻線コイルの数を減少させることできる。これにより、電力変換装置の小型化及び低背化を実現できる。
ＩＯ１，ＩＯ２，ＩＯ３，ＩＯ４，ＩＯ５，ＩＯ６…入出力端子
Ｌ１１…インダクタ（第１インダクタ）
Ｌ１２…インダクタ（第２インダクタ）
Ｌ２１…インダクタ（第３インダクタ）
Ｌ２２…インダクタ（第４インダクタ）
Ｐ１…第１入出力ポート
Ｐ２…第２入出力ポート
Ｐ３…第３入出力ポート
Ｐ４…第４入出力ポート
Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３，Ｑ１４…スイッチ素子
Ｑ２１，Ｑ２２，Ｑ２３，Ｑ２４…スイッチ素子
１，２…電力変換装置
１０…１次側変換回路
１３…１次側ドライバ
２０…２次側変換回路
２３…２次側ドライバ
３０…変圧器
３０Ａ…磁芯
３１，３２…１次コイル
３３，３４…２次コイル
３５…制御部
４１，４２，４３，４４…磁芯
３５１…電力変換モード決定部
３５２…位相差決定部
３５３…Ｄｕｔｙ比決定部
３５４…１次側出力部
３５５…２次側出力部

Claims (8)

  1. 　第１入出力ポート及び第２入出力ポートと、
    　前記第１入出力ポートに接続された１次側フルブリッジ回路と、
    　前記第２入出力ポートに接続された２次側フルブリッジ回路と、
    　１次コイル及び２次コイルを有し、前記１次コイルが前記１次側フルブリッジ回路に接続され、前記２次コイルが前記２次側フルブリッジ回路に接続された変圧器と、
    　前記１次コイルの第１端及び前記１次側フルブリッジ回路の間に接続された第１インダクタと、
    　前記１次コイルの第２端及び前記１次側フルブリッジ回路の間に接続された第２インダクタと、
    　前記２次コイルの第１端及び前記２次側フルブリッジ回路の間に接続された第３インダクタと、
    　前記２次コイルの第２端及び前記２次側フルブリッジ回路の間に接続された第４インダクタと、
    　前記１次コイルのセンタータップに接続された第３入出力ポートと、
    　前記２次コイルのセンタータップに接続された第４入出力ポートと、
    　を備え、
    　前記第１インダクタ及び前記第２インダクタ、並びに、前記第３インダクタ及び前記第４インダクタの少なくとも一方は、互いに独立している、
    　電力変換装置。
  2. 　前記１次コイルのセンタータップと前記第３入出力ポートとの間、及び、前記２次コイルのセンタータップと前記第４入出力ポートとの間の少なくとも一方には、第５インダクタが接続されている、
    　請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 　第１入出力ポート及び第２入出力ポートと、
    　前記第１入出力ポートに接続された１次側フルブリッジ回路と、
    　前記第２入出力ポートに接続された２次側フルブリッジ回路と、
    　１次コイル及び２次コイルを有し、前記１次コイルが前記１次側フルブリッジ回路に接続され、前記２次コイルが前記２次側フルブリッジ回路に接続された変圧器と、
    　前記１次コイルのセンタータップに接続された第３入出力ポートと、
    　前記２次コイルのセンタータップに接続された第４入出力ポートと、
    　前記１次コイルの第１端及び前記１次側フルブリッジ回路の間に接続された第１インダクタ、及び、前記１次コイルの第２端及び前記１次側フルブリッジ回路の間に接続された第２インダクタ、及び、前記２次コイルの第１端及び前記２次側フルブリッジ回路の間に接続された第３インダクタ、及び、前記２次コイルの第２端及び前記２次側フルブリッジ回路の間に接続された第４インダクタ、のうち少なくとも一つと、
    　前記１次コイルのセンタータップと前記第３入出力ポートとの間に接続された第５インダクタと、
    　前記２次コイルのセンタータップと前記第４入出力ポートとの間に接続された第６インダクタと、
    　を備え、
    　前記第１インダクタ、前記第２インダクタ、前記第３インダクタ及び前記第４インダクタ、のうち少なくとも一つと、前記第５インダクタあるいは前記第６インダクタとは、互いに独立している、電力変換装置。
  4. 　第１入出力ポート及び第２入出力ポートと、
    　前記第１入出力ポートに接続された１次側フルブリッジ回路と、
    　前記第２入出力ポートに接続された２次側フルブリッジ回路と、
    　１次コイル及び２次コイルを有し、前記１次コイルが前記１次側フルブリッジ回路に接続され、前記２次コイルが前記２次側フルブリッジ回路に接続された変圧器と、
    　前記１次コイルのセンタータップに接続された第３入出力ポートと、
    　前記１次コイルの第１端及び前記１次側フルブリッジ回路の間に接続された第１インダクタ、及び、前記１次コイルの第２端及び前記１次側フルブリッジ回路の間に接続された第２インダクタ、及び、前記２次コイルの第１端及び前記２次側フルブリッジ回路の間に接続された第３インダクタ、及び、前記２次コイルの第２端及び前記２次側フルブリッジ回路の間に接続された第４インダクタ、のうち少なくとも一つと、
    　前記１次コイルのセンタータップと前記第３入出力ポートとの間に第５インダクタが接続されており、
    　前記第１インダクタ、前記第２インダクタ、前記第３インダクタ及び前記第４インダクタ、のうち少なくとも一つと、前記第５インダクタとは、互いに独立している、
    　電力変換装置。
  5. 　前記第１インダクタ及び前記第２インダクタの少なくとも一方は、前記１次コイルを形成する線路の一部である、
    　請求項１から４の何れかに記載の電力変換装置。
  6. 　前記第３インダクタ及び前記第４インダクタの少なくとも一方は、前記２次コイルを形成する線路の一部である、
    　請求項１から５の何れかに記載の電力変換装置。
  7. 　第１入出力ポート及び第２入出力ポートと、
    　前記第１入出力ポートに接続された１次側フルブリッジ回路と、
    　前記第２入出力ポートに接続された２次側フルブリッジ回路と、
    　１次コイル及び２次コイルを有し、前記１次コイルが前記１次側フルブリッジ回路に接続され、前記２次コイルが前記２次側フルブリッジ回路に接続された変圧器と、
    　前記１次コイルのセンタータップに接続された第３入出力ポートと、
    　前記２次コイルの１端及び前記２次側フルブリッジ回路の間に接続されたインダクタと、
    　前記１次コイルのセンタータップと前記第３入出力ポートとの間に第５インダクタが接続されており、
    　前記インダクタと、前記第５インダクタとは、互いに独立している、
    　電力変換装置。
  8. 　前記インダクタは、前記２次コイルを形成する線路の一部である、
    　請求項７に記載の電力変換装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018159437A1 (ja) * 2017-03-01 2018-09-07 株式会社村田製作所 Ｄｃ－ｄｃコンバータ
JPWO2018159437A1 (ja) * 2017-03-14 2020-04-16 株式会社村田製作所 Ｄｃ−ｄｃコンバータ

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11128222B2 (en) 2017-08-23 2021-09-21 Mitsubishi Electric Corporation DC/DC converter
FR3106024B1 (fr) * 2020-01-07 2022-01-14 Alstom Transp Tech Système d’alimentation électrique pour un véhicule électrique

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020054498A1 (en) * 2000-03-23 2002-05-09 Hisanori Cho Switching power supply unit
JP2011193713A (ja) * 2010-02-17 2011-09-29 Toyota Central R&D Labs Inc 電力変換回路及び電力変換回路システム
JP2012125040A (ja) * 2010-12-08 2012-06-28 Toyota Central R&D Labs Inc 電力変換回路システム
JP2014230369A (ja) * 2013-05-21 2014-12-08 トヨタ自動車株式会社 電力変換装置及び電力変換方法
JP2015122889A (ja) * 2013-12-24 2015-07-02 トヨタ自動車株式会社 電力変換装置及び電力変換方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5088386B2 (ja) * 2010-01-29 2012-12-05 株式会社村田製作所 スイッチング電源装置
CN201774246U (zh) * 2010-07-08 2011-03-23 富士康(昆山)电脑接插件有限公司 网络连接共模信号保护电路
WO2012144249A1 (ja) * 2011-04-18 2012-10-26 三菱電機株式会社 電力変換装置およびそれを備えた車載電源装置
CN103098360A (zh) * 2011-08-12 2013-05-08 英特赛尔美国股份有限公司 用于电力转换器的箝位电路
JP5741558B2 (ja) * 2012-11-09 2015-07-01 トヨタ自動車株式会社 電力変換装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020054498A1 (en) * 2000-03-23 2002-05-09 Hisanori Cho Switching power supply unit
JP2011193713A (ja) * 2010-02-17 2011-09-29 Toyota Central R&D Labs Inc 電力変換回路及び電力変換回路システム
JP2012125040A (ja) * 2010-12-08 2012-06-28 Toyota Central R&D Labs Inc 電力変換回路システム
JP2014230369A (ja) * 2013-05-21 2014-12-08 トヨタ自動車株式会社 電力変換装置及び電力変換方法
JP2015122889A (ja) * 2013-12-24 2015-07-02 トヨタ自動車株式会社 電力変換装置及び電力変換方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018159437A1 (ja) * 2017-03-01 2018-09-07 株式会社村田製作所 Ｄｃ－ｄｃコンバータ
CN110383663A (zh) * 2017-03-01 2019-10-25 株式会社村田制作所 Dc-dc变换器
US10622907B2 (en) 2017-03-01 2020-04-14 Murata Manufacturing Co., Ltd. DC-DC converter
CN110383663B (zh) * 2017-03-01 2020-04-24 株式会社村田制作所 Dc-dc变换器
JPWO2018159437A1 (ja) * 2017-03-14 2020-04-16 株式会社村田製作所 Ｄｃ−ｄｃコンバータ

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