WO2016111156A1 - Dc/dcコンバータ - Google Patents
Dc/dcコンバータ Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016111156A1 WO2016111156A1 PCT/JP2015/085676 JP2015085676W WO2016111156A1 WO 2016111156 A1 WO2016111156 A1 WO 2016111156A1 JP 2015085676 W JP2015085676 W JP 2015085676W WO 2016111156 A1 WO2016111156 A1 WO 2016111156A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- voltage
- value
- charge
- voltage side
- switching element
- Prior art date
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
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
- H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
- H02M3/1582—Buck-boost 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
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
- H02M7/4837—Flying capacitor 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
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static 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
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
-
- 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
- H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
- H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
そのため、従来のDC/DCコンバータを設計する際、このようなスイッチング素子に比較的高い電圧が印加される場合を考慮し、スイッチング素子を選定する必要があり、コスト増加の要因であった。
前記第1および第2の半導体回路にいずれもスイッチング素子の機能を持たせ、
前記第3および第4の半導体回路にいずれもダイオード素子の機能を持たせ、
前記第1および第2の半導体回路に持たせたスイッチング素子のオンオフスイッチング機能によって、入力された前記低圧側平滑コンデンサの電圧を昇圧した電圧に変換して前記高圧側平滑コンデンサに出力する昇圧動作と、
前記第3および第4の半導体回路にいずれもスイッチング素子の機能を持たせ、
前記第1および第2の半導体回路にいずれもダイオード素子の機能を持たせ、
前記第3および第4の半導体回路に持たせたスイッチング素子のオンオフスイッチング機能によって、入力された前記高圧側平滑コンデンサの電圧を降圧した電圧に変換して前記低圧側平滑コンデンサに出力する降圧動作とのうち少なくとも一方の動作が可能なDC/DCコンバータにおいて、
前記制御装置は、第1の演算部と第2の演算部と開閉制御部とを有し、
前記第1の演算部は前記充放電コンデンサの電圧の検出値に予め設定された第1の定数を乗じて第1の算出値を算出し前記第1の算出値と前記高圧側電圧の検出値との差電圧に基づいて第1の演算値を算出し、
前記第2の演算部は前記高圧側電圧の指令値に基づき算出される第2の算出値と前記充放電コンデンサの電圧の検出値との差電圧に基づいて第2の演算値を演算し、
前記開閉制御部は前記第1の演算値と前記第2の演算値とに基づいて通電率を求め、この通電率に基づき前記オンオフスイッチング機能を持たせた前記第1および第2の半導体回路または前記オンオフスイッチング機能を持たせた前記第3および第4の半導体回路の開閉動作を制御することによって、前記高圧側電圧または前記低圧側電圧、及び前記充放電コンデンサの電圧を制御することを特徴とする。
図1~図8は、この発明を実施するための実施の形態1を示すものであり、図1はDC/DCコンバータの構成を示す構成図、図2は図1の制御装置の構成を示す回路図、図3は図1のDC/DCコンバータの動作モードを示す説明図である。図4~図7は図1のDC/DCコンバータの動作説明図である。図8は出力電圧Voutと充放電コンデンサ電圧Vcfとの時間変化を説明する図である。なお、図9は、従来のDC/DCコンバータ(特許文献1)の出力電圧Voutと充放電コンデンサ電圧Vcfとの時間変化を説明する図である。
DC/DCコンバータ100は、コンデンサ装置としての低圧側平滑コンデンサ11(Ci)および高圧側平滑コンデンサ108(Co)と、リアクトル12(L)と、直流電圧変換部101と、電圧センサ103と、電圧センサ104と、電流センサ105と、制御装置109とを有している。
コンデンサ101fは、その一方の端子がスイッチング素子S1のコレクタ端子とスイッチング素子S2のエミッタ端子との接続部である第1接続部101bに、他方の端子がスイッチング素子S3のコレクタ端子とスイッチング素子S4のエミッタ端子との接続部である第3接続部101dに接続されている。
出力電圧暫定目標値Vout**と電圧センサ103にて検出された高圧側電圧の検出値としての出力電圧Voutとが減算器21に入力され、その差である差電圧ΔVoutが第1制御器25に入力される。
また、高圧側電圧の指令値としての出力電圧目標値Vout*に乗算定数が0.5に設定された乗算器29にて0.5倍されて、充放電コンデンサの電圧指令値としての充放電コンデンサ電圧目標値Vcf*が算出される。
充放電コンデンサ電圧目標値Vcf*と充放電コンデンサ電圧Vcfとが減算器23に入力され、その差である差電圧ΔVcfが演算されて、第1制御ブロック24へ出力される。
詳細は後述するが、第2制御器26は充放電コンデンサ電圧目標値Vcf*と充放電コンデンサ電圧Vcfの差電圧ΔVcfを増幅するものである。なお、この実施の形態においてはリアクトルのリプル電流を最小化するため、上記のように充放電コンデンサ電圧目標値Vcf*は出力電圧目標値Vout*の2分の1の値(0.5倍)としている。
図4は、昇圧比Nが2倍未満の場合の、各スイッチング素子S1~S4のゲート信号電圧波形と、リアクトル電流ILの波形、充放電コンデンサ101fの電流Icfの波形、充放電コンデンサ電圧Vcfの波形を示している。また、定常状態では、充放電コンデンサ電圧Vcfは出力電圧Voutの約2分の1の電圧になるように制御されており、入力電圧Vin、出力電圧Vout、充放電コンデンサ電圧Vcfの大小関係は、次のようになっている。
Vout>Vin>Vcf
低圧側平滑コンデンサ11(Ci)→リアクトル12(L)→スイッチング素子S3→充放電コンデンサ101f(Cf)→スイッチング素子S1
低圧側平滑コンデンサ11(Ci)→リアクトル12(L)→スイッチング素子S3→スイッチング素子S4→高圧側平滑コンデンサ108(Co)
低圧側平滑コンデンサ11(Ci)→リアクトル12(L)→スイッチング素子S2→充放電コンデンサ101f(Cf)→スイッチング素子S4→高圧側平滑コンデンサ108(Co)
低圧側平滑コンデンサ11(Ci)→リアクトル12(L)→スイッチング素子S3→スイッチング素子S4→高圧側平滑コンデンサ108(Co)
図5は、昇圧比Nが2倍以上の場合の、各スイッチング素子S1~S4のゲート信号電圧波形と、リアクトル電流ILの波形と、充放電コンデンサ101fの電流(充放電コンデンサ電流)Icfの波形と、充放電コンデンサ電圧Vcfの波形を示している。定常状態では、充放電コンデンサ電圧Vcfは出力電圧Voutの約2分の1の電圧になるように制御されており、入力電圧Vin、出力電圧Vout、充放電コンデンサ電圧Vcfの大小関係は、次のようになっている。
Vout>Vcf>Vin
低圧側平滑コンデンサ11(Ci)→リアクトル12(L)→スイッチング素子S2→スイッチング素子S1
低圧側平滑コンデンサ11(Ci)→リアクトル12(L)→スイッチング素子S3→充放電コンデンサ101f(Cf)→スイッチング素子S1
低圧側平滑コンデンサ11(Ci)→リアクトル12(L)→スイッチング素子S2→スイッチング素子S1
低圧側平滑コンデンサ11(Ci)→リアクトル12(L)→スイッチング素子S2→充放電コンデンサ101f(Cf)→スイッチング素子S4→高圧側平滑コンデンサ108(Co)
図6は、昇圧比Nが2倍未満の場合の、スイッチング素子S1~S4のゲート信号電圧波形と、リアクトル電流ILの波形、充放電コンデンサ電流Icfの波形、充放電コンデンサ電圧Vcfの波形を示している。また、定常状態では、充放電コンデンサ電圧Vcfは出力電圧Voutの約2分の1の電圧になるように制御されており、入力電圧Vin、出力電圧Vout、充放電コンデンサ電圧Vcfの大小関係は、次のようになっている。
Vout>Vin>Vcf
低圧側平滑コンデンサ11(Ci)←リアクトル12(L)←スイッチング素子S3←充放電コンデンサ101f(Cf)←スイッチング素子S1
低圧側平滑コンデンサ11(Ci)←リアクトル12(L)←スイッチング素子S3←スイッチング素子S4←高圧側平滑コンデンサ108(Co)
低圧側平滑コンデンサ11(Ci)←リアクトル12(L)←スイッチング素子S2←充放電コンデンサ101f(Cf)←スイッチング素子S4←高圧側平滑コンデンサ108(Co)
低圧側平滑コンデンサ11(Ci)←リアクトル12(L)←スイッチング素子S3←スイッチング素子S4←高圧側平滑コンデンサ108(Co)
図7は、昇圧比Nが2倍以上で回生動作時の、スイッチング素子S1及びスイッチング素子S2のゲート信号電圧波形と、リアクトル電流ILの波形と、充放電コンデンサ電流Icfの波形と、充放電コンデンサ電圧Vcfの波形を示している。定常状態では、充放電コンデンサ電圧Vcfは出力電圧Voutの約2分の1の電圧になるように制御されており、入力電圧Vin、出力電圧Vout、充放電コンデンサ電圧Vcfの大小関係は、次のようになっている。
Vout>Vcf>Vin
低圧側平滑コンデンサ11(Ci)←リアクトル12(L)←スイッチング素子S2←スイッチング素子S1
低圧側平滑コンデンサ11(Ci)←リアクトル12(L)←スイッチング素子S3←充放電コンデンサ101f(Cf)←スイッチング素子S1
低圧側平滑コンデンサ11(Ci)←リアクトル12(L)←スイッチング素子S2←スイッチング素子S1
低圧側平滑コンデンサ11(Ci)←リアクトル12(L)←スイッチング素子S2←充放電コンデンサ101f(Cf)←スイッチング素子S4←高圧側平滑コンデンサ108(Co)
Vout/Vin=1/(1-D1) (2)
IL=Io/(1-D1) (3)
D1=D2 (4)
リアクトル電流ILが正(力行動作)で、充放電コンデンサ電圧Vcfが目標充放電コンデンサ電圧Vcf*に比べて大きい場合は、充放電コンデンサ電圧Vcfを低下させるため、第2制御器26によって、スイッチング素子S1のONデューティD1を小さく、スイッチング素子S2のONデューティD2を大きくする第2の演算値を出力する。リアクトル電流ILが正(力行動作)で、充放電コンデンサ電圧Vcfが目標充放電コンデンサ電圧Vcf*に比べて小さい場合は、充放電コンデンサ電圧Vcfを上昇させるため、第2制御器26によって、スイッチング素子S1のONデューティD1を大きく、スイッチング素子S2のONデューティD2を小さくする第2の演算値を出力する。
出力電圧Voutを出力電圧目標値Vout*にするために出力電圧目標値Vout*と出力電圧Voutとの差分に基づきフィードバック制御を行う第1制御器25と、充放電コンデンサ電圧Vcfを充放電コンデンサ101fの目標電圧(目標充放電コンデンサ電圧)Vcf*にするために目標充放電コンデンサ電圧Vcf*を、出力電圧Voutの1/2の値に設定し、目標充放電コンデンサ電圧Vcf*と充放電コンデンサ電圧Vcfとの差分に基づきフィードバック制御を行う第2制御器26を備え、出力電圧Voutと充放電コンデンサ電圧Vcfを所望の値に制御している。
時刻T1において、出力電圧目標値Vout*の値がVout1*からVout2*になる急激な指令値変動あり、時刻T2において、出力電圧Voutが、Vout2*に到達し、充放電コンデンサ電圧VcfもVcf2*に到達し、指令値変動による動作が完了したものとする。
一方、第2制御器26は、目標充放電コンデンサ電圧Vcf*(=0.5×Vout)と充放電コンデンサ電圧Vcfとの差分に応じ、スイッチング素子S1のONデューティD1を大きく、スイッチング素子S2のONデューティD2を小さくする第2の演算値を出力する。
そのため、従来のDC/DCコンバータを設計する際、最大差分電圧ΔVmax1を考慮し、ΔVmax1以上の耐圧を有するスイッチング素子を選定する必要がある。
従来のDC/DCコンバータと同様に、スイッチング素子S1がON状態、スイッチング素子S4がOFF状態の時に、スイッチング素子S4に印加される電圧と、スイッチング素子S1がOFF状態、スイッチング素子S4がON状態の時に、スイッチング素子S1に印加される電圧は、出力電圧Voutと充放電コンデンサ電圧Vcfとの差分になる。また、時刻T1および時刻T2に関しても従来のDC/DCコンバータと同様な状態を示す。
一方、第2制御器26は、目標充放電コンデンサ電圧Vcf*(=0.5×Vout*)と充放電コンデンサ電圧Vcfとの差分に応じ、スイッチング素子S1のONデューティD1を大きく、スイッチング素子S2のONデューティD2を小さくする第2の演算値を出力する。
すなわち、本実施の形態におけるDC/DCコンバータを設計する際、最大差分電圧ΔVmax2は出力電圧目標値Vout*の最大値Vout*(max)の1/2となることを考慮し、ΔVmax2以上の耐圧を有するスイッチング素子を選定すればよい。
よって、従来のDC/DCコンバータに比べ安価なスイッチング素子を選定することができるので、DC/DCコンバータのコストを抑えることができる。
なお、前述したように、リアクトルのリプル電流を最小化するため、第1の定数を1.9以上、2.1以下とし、第2の定数に定数0.4以上、0.6以下とした方が、望ましい場合がある。
さらに、本実施の形態1におけるDC/DCコンバータにおいてスイッチング素子S3とS4のスイッチを常時ONとしてスイッチングなしでバッテリ2と電動機3の電力伝送を行う動作方法を取り入れる場合にも、この動作からスイッチングをした昇圧動作に遷移する際にも、出力電圧Voutと充放電コンデンサ電圧Vcfの差が想定以上(Vout*(max)×0.5)に広がることはないので、同様の効果を得られる。
この発明の実施の形態2に係るDC/DCコンバータについて説明する。本実施の形態2では、DC/DCコンバータの構成は、実施の形態1と同様であり、図10は、制御装置の構成を示す回路図であり、図11は、制御装置の制限器30の動作フロー図であり、図12は、出力電圧Voutと充放電コンデンサ電圧Vcfとの時間変化を説明する図である。なお、図1および2と同一番号あるいは同一符号は、実施の形態1に示す構成要素と同一品あるは同等品であるので、その詳細な説明は省略する。
また、電圧値V1には、スイッチング素子の耐圧以下の電圧値を設定し、電圧値V2には、電圧値V1以下の値を設定することにより、出力電圧暫定目標値Vout**は、出力電圧Voutに比べ大きく変わらず、また、スイッチング素子に掛る電圧が、スイッチング素子の耐圧以下にすることができる。
なお、電圧値V1は、この発明における第1の電圧値を、電圧値V2は、この発明における第2の電圧値を、それぞれ示す。
出力電圧暫定目標値Vout**と電圧センサ103にて検出された高圧側電圧の検出値としての出力電圧Voutとが減算器21に入力され、その差である差電圧ΔVoutが第1制御器25に入力される。
また、出力電圧Voutに乗算定数が0.5に設定された乗算器31にて0.5倍されて、充放電コンデンサの電圧指令値としての充放電コンデンサ電圧目標値Vcf*が算出される。
充放電コンデンサ電圧目標値Vcf*と充放電コンデンサ電圧Vcfとが減算器23に入力され、その差である差電圧ΔVcfが演算されて、第1制御ブロック24に出力される。
なお、出力電圧暫定目標値Vout**と乗算定数の0.5とは、それぞれ本発明の特徴を示す第1の算出値と第4の定数とである。同様に、目標充放電コンデンサ電圧Vcf*は、本発明の特徴を示す第4の算出値である。
一方、第2制御器26は、目標充放電コンデンサ電圧Vcf*(=0.5×Vout)と充放電コンデンサ電圧Vcfとの差分に応じ、スイッチング素子S1のONデューティD1を大きく、スイッチング素子S2のONデューティD2を小さくする第2の演算値を出力する。
すなわち、本実施の形態におけるDC/DCコンバータを設計する際、電圧値V1以下を考慮し、電圧値V1以上の耐圧を有するスイッチング素子を選定すればよい。
よって、従来の方法に比べ安価なスイッチング素子を選定することができるので、DC/DCコンバータのコストを抑えることができる。
また、本実施の形態2におけるDC/DCコンバータにおいてスイッチング素子S3とS4のスイッチを常時Onとしてスイッチングなしでバッテリ2と電動機3の電力伝送を行う動作方法を取り入れる場合にも、この動作からスイッチングをした昇圧動作に遷移する際にも、出力電圧Voutと充放電コンデンサ電圧Vcfの差が電圧値V1以上に広がることなないので、同様の効果を得られる。
り、各実施の形態を適宜変更、省略することが可能である。
Claims (13)
- 低圧側電圧を保持する低圧側平滑コンデンサ、負極側端子が前記低圧側平滑コンデンサの負極側端子に接続され高圧側電圧を保持する高圧側平滑コンデンサ、一端が前記低圧側平滑コンデンサの負極側端子に接続された第1の半導体回路、一端が前記第1の半導体回路の他端に接続され他端がリアクトルを介して前記低圧側平滑コンデンサの正極側端子に接続された第2の半導体回路、一端が前記第2の半導体回路の他端に接続された第3の半導体回路、一端が前記第3の半導体回路の他端に接続され他端が前記高圧側平滑コンデンサの正極側端子に接続された第4の半導体回路、一端が前記第1の半導体回路と前記第2の半導体回路との中間接続点に接続され他端が前記第3の半導体回路と前記第4の半導体回路との中間接続点に接続された充放電コンデンサ、および前記各半導体回路を制御する制御装置を備え、
前記第1および第2の半導体回路にいずれもスイッチング素子の機能を持たせ、
前記第3および第4の半導体回路にいずれもダイオード素子の機能を持たせ、
前記第1および第2の半導体回路に持たせたスイッチング素子のオンオフスイッチング機能によって、入力された前記低圧側平滑コンデンサの電圧を昇圧した電圧に変換して前記高圧側平滑コンデンサに出力する昇圧動作と、
前記第3および第4の半導体回路にいずれもスイッチング素子の機能を持たせ、
前記第1および第2の半導体回路にいずれもダイオード素子の機能を持たせ、
前記第3および第4の半導体回路に持たせたスイッチング素子のオンオフスイッチング機能によって、入力された前記高圧側平滑コンデンサの電圧を降圧した電圧に変換して前記低圧側平滑コンデンサに出力する降圧動作とのうち少なくとも一方の動作が可能なDC/DCコンバータにおいて、
前記制御装置は、第1の演算部と第2の演算部と開閉制御部とを有し、
前記第1の演算部は前記充放電コンデンサの電圧の検出値に予め設定された第1の定数を乗じて第1の算出値を算出し前記第1の算出値と前記高圧側電圧の検出値との差電圧に基づいて第1の演算値を算出し、
前記第2の演算部は前記高圧側電圧の指令値に基づき算出される第2の算出値と前記充放電コンデンサの電圧の検出値との差電圧に基づいて第2の演算値を演算し、
前記開閉制御部は前記第1の演算値と前記第2の演算値とに基づいて通電率を求め、この通電率に基づき前記オンオフスイッチング機能を持たせた前記第1および第2の半導体回路または前記オンオフスイッチング機能を持たせた前記第3および第4の半導体回路の開閉動作を制御することによって、前記高圧側電圧または前記低圧側電圧、及び前記充放電コンデンサの電圧を制御するものであるDC/DCコンバータ。 - 前記第2の算出値は、前記高圧側電圧の指令値に予め設定された第2の定数を乗じた値である請求項1に記載のDC/DCコンバータ。
- 低圧側電圧を保持する低圧側平滑コンデンサ、負極側端子が前記低圧側平滑コンデンサの負極側端子に接続され高圧側電圧を保持する高圧側平滑コンデンサ、一端が前記低圧側平滑コンデンサの負極側端子に接続された第1の半導体回路、一端が前記第1の半導体回路の他端に接続され他端がリアクトルを介して前記低圧側平滑コンデンサの正極側端子に接続された第2の半導体回路、一端が前記第2の半導体回路の他端に接続された第3の半導体回路、一端が前記第3の半導体回路の他端に接続され他端が前記高圧側平滑コンデンサの正極側端子に接続された第4の半導体回路、一端が前記第1の半導体回路と前記第2の半導体回路との中間接続点に接続され他端が前記第3の半導体回路と前記第4の半導体回路との中間接続点に接続された充放電コンデンサ、および前記各半導体回路を制御する制御装置を備え、
前記第1および第2の半導体回路にいずれもスイッチング素子の機能を持たせ、
前記第3および第4の半導体回路にいずれもダイオード素子の機能を持たせ、
前記第1および第2の半導体回路に持たせたスイッチング素子のオンオフスイッチング機能によって、入力された前記低圧側平滑コンデンサの電圧を昇圧した電圧に変換して前記高圧側平滑コンデンサに出力する昇圧動作と、
前記第3および第4の半導体回路にいずれもスイッチング素子の機能を持たせ、
前記第1および第2の半導体回路にいずれもダイオード素子の機能を持たせ、
前記第3および第4の半導体回路に持たせたスイッチング素子のオンオフスイッチング機能によって、入力された前記高圧側平滑コンデンサの電圧を降圧した電圧に変換して前記低圧側平滑コンデンサに出力する降圧動作とのうち少なくとも一方の動作が可能なDC/DCコンバータにおいて、
前記制御装置は、第1の演算部と第2の演算部と開閉制御部とを有し、
前記第1の演算部は、前記高圧側電圧の指令値と前記充放電コンデンサの電圧の検出値との差電圧に基づき算出される第3の算出値と前記高圧側電圧の検出値との差電圧に基づいて第1の演算値を算出し、
前記第2の演算部は前記高圧側平滑コンデンサの電圧の検出値に基づき算出される第4の算出値と前記充放電コンデンサの電圧の検出値との差電圧に基づいて第2の演算値を演算し、
前記開閉制御部は前記第1の演算値と前記第2の演算値とに基づいて通電率を求め、この通電率に基づき前記オンオフスイッチング機能を持たせた前記第1および第2の半導体回路または前記オンオフスイッチング機能を持たせた前記第3および第4の半導体回路の開閉動作を制御することによって、前記高圧側電圧または前記低圧側電圧、及び前記充放電コンデンサの電圧を制御するものであるDC/DCコンバータ。 - 前記第3の算出値は、前記高圧側電圧の指令値と前記充放電コンデンサの電圧の検出値との差が予め設定された第1の電圧値より大きい場合、前記充放電コンデンサの電圧の検出値と予め設定された第2の電圧値との和となる値であり、前記高圧側電圧の指令値と前記充放電コンデンサの電圧の検出値との差が前記第1の電圧値以下の場合、前記高圧側電圧の指令値である請求項3に記載のDC/DCコンバータ。
- 前記第4の算出値は、前記高圧側平滑コンデンサの電圧の検出値に予め設定された第4の定数を乗じた値である請求項3に記載のDC/DCコンバータ。
- 前記第1~第4の半導体回路は、全てスイッチング機能を有するものであり、
前記制御装置は、前記第1~第4の半導体回路を開閉制御するものである請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のDC/DCコンバータ。 - 前記第1及び第2の半導体回路がスイッチング機能を有するものであるとき前記第3及び第4の半導体回路は一方向導通素子または同期整流回路であり、前記第3及び第4の半導体回路がスイッチング機能を有するものであるとき前記第1及び第2の半導体回路は一方向導通素子または同期整流回路である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のDC/DCコンバータ。
- 前記開閉制御部は、前記第1の演算値と前記第2の演算値との加算値及び前記第1の演算値と前記第2の演算値との減算値に基づいて前記通電率を求めるものである請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のDC/DCコンバータ。
- 前記リアクトルを流れる電流の大きさを判定するリアクトル電流判定部を有するものであって、
前記第2の演算部は、前記リアクトル電流判定部の判定結果に応じて前記第2の演算値の大きさを変化させるものである請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のDC/DCコンバータ。 - 前記リアクトルを流れる電流の方向を検出するリアクトル電流方向検出部を有するものであって、
前記第2の演算部は、前記リアクトル電流方向検出部の検出結果に応じて前記第2の演算値の極性を変化させるものである請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のDC/DCコンバータ。 - 前記リアクトル電流方向検出部は、前記半導体回路の動作状態と前記充放電コンデンサの電圧変化とによって前記リアクトルを流れる電流の方向を検出するものである請求項10に記載のDC/DCコンバータ。
- 前記半導体回路は、ワイドバンドギャップ半導体によって形成された半導体素子を有するものである請求項1から請求項11のいずれか1項に記載のDC/DCコンバータ。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料またはダイヤモンドである請求項12に記載のDC/DCコンバータ。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE112015005915.6T DE112015005915T5 (de) | 2015-01-08 | 2015-12-21 | DC/DC-Umsetzer |
JP2016568317A JP6190979B2 (ja) | 2015-01-08 | 2015-12-21 | Dc/dcコンバータ |
CN201580072721.6A CN107112897B (zh) | 2015-01-08 | 2015-12-21 | Dc/dc转换器 |
US15/526,114 US10003264B2 (en) | 2015-01-08 | 2015-12-21 | DC/DC converter |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015-002339 | 2015-01-08 | ||
JP2015002339 | 2015-01-08 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2016111156A1 true WO2016111156A1 (ja) | 2016-07-14 |
Family
ID=56355856
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2015/085676 WO2016111156A1 (ja) | 2015-01-08 | 2015-12-21 | Dc/dcコンバータ |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10003264B2 (ja) |
JP (1) | JP6190979B2 (ja) |
CN (1) | CN107112897B (ja) |
DE (1) | DE112015005915T5 (ja) |
WO (1) | WO2016111156A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018074751A (ja) * | 2016-10-28 | 2018-05-10 | 株式会社豊田中央研究所 | Dc/dcコンバータの制御装置 |
US20180354372A1 (en) * | 2017-06-09 | 2018-12-13 | Ford Global Technologies, Llc | Flying capacitor based variable voltage converter |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9935549B2 (en) * | 2016-07-08 | 2018-04-03 | Toshiba International Corporation | Multi-switch power converter |
JP6545310B1 (ja) * | 2018-03-22 | 2019-07-17 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
US11923716B2 (en) | 2019-09-13 | 2024-03-05 | Milwaukee Electric Tool Corporation | Power converters with wide bandgap semiconductors |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011016199A1 (ja) * | 2009-08-05 | 2011-02-10 | 三菱電機株式会社 | Dc/dc電力変換装置 |
WO2012014912A1 (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-02 | 三菱電機株式会社 | Dc/dcコンバータ |
JP2013192383A (ja) * | 2012-03-14 | 2013-09-26 | Sanken Electric Co Ltd | Dc−dcコンバータ |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112010005212B4 (de) * | 2010-02-01 | 2019-06-19 | Mitsubishi Electric Corp. | Dc/dc-spannungswandlervorrichtung |
JP5189620B2 (ja) * | 2010-06-29 | 2013-04-24 | 三菱電機株式会社 | Dc/dc電力変換装置 |
TWI449311B (zh) * | 2010-12-31 | 2014-08-11 | Hanergy Technologies Inc | 用於切換式直流/直流轉換器之晶片上軟啟動電路的方法 |
JP6009559B2 (ja) * | 2012-06-04 | 2016-10-19 | 住友重機械工業株式会社 | 作業機械及びその制御方法 |
JP6153144B1 (ja) * | 2016-03-17 | 2017-06-28 | 三菱電機株式会社 | Dc/dcコンバータの制御装置および制御方法 |
US9893613B1 (en) * | 2016-07-29 | 2018-02-13 | Mitsubishi Electric Corporation | DC/DC converter |
-
2015
- 2015-12-21 US US15/526,114 patent/US10003264B2/en active Active
- 2015-12-21 DE DE112015005915.6T patent/DE112015005915T5/de active Pending
- 2015-12-21 JP JP2016568317A patent/JP6190979B2/ja active Active
- 2015-12-21 WO PCT/JP2015/085676 patent/WO2016111156A1/ja active Application Filing
- 2015-12-21 CN CN201580072721.6A patent/CN107112897B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011016199A1 (ja) * | 2009-08-05 | 2011-02-10 | 三菱電機株式会社 | Dc/dc電力変換装置 |
WO2012014912A1 (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-02 | 三菱電機株式会社 | Dc/dcコンバータ |
JP2013192383A (ja) * | 2012-03-14 | 2013-09-26 | Sanken Electric Co Ltd | Dc−dcコンバータ |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018074751A (ja) * | 2016-10-28 | 2018-05-10 | 株式会社豊田中央研究所 | Dc/dcコンバータの制御装置 |
US20180354372A1 (en) * | 2017-06-09 | 2018-12-13 | Ford Global Technologies, Llc | Flying capacitor based variable voltage converter |
US10770970B2 (en) * | 2017-06-09 | 2020-09-08 | Ford Global Technologies, Llc | Flying capacitor based variable voltage converter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6190979B2 (ja) | 2017-08-30 |
US10003264B2 (en) | 2018-06-19 |
CN107112897A (zh) | 2017-08-29 |
DE112015005915T5 (de) | 2017-09-28 |
US20170310219A1 (en) | 2017-10-26 |
CN107112897B (zh) | 2019-05-10 |
JPWO2016111156A1 (ja) | 2017-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5457559B2 (ja) | Dc/dcコンバータ | |
JP6153144B1 (ja) | Dc/dcコンバータの制御装置および制御方法 | |
JP6190979B2 (ja) | Dc/dcコンバータ | |
US10749435B2 (en) | DC/DC converter and control thereof | |
JP6569839B1 (ja) | 電力変換装置 | |
JP5631499B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP6223609B2 (ja) | Dc/dcコンバータ | |
WO2012120600A1 (ja) | 電力変換装置および冷凍空調システム | |
JP6289574B1 (ja) | 直流電力変換器 | |
JP6185860B2 (ja) | 双方向コンバータ | |
Orikawa et al. | DCM control method of boost converter based on conventional CCM control | |
Moradpour et al. | Controller Design of a New Universal Two-Phase SiC-GaN-Based DC-DC Converter for Plug-In Electric Vehicles | |
JP6968361B2 (ja) | 電力変換回路及びその制御法 | |
JP6316392B2 (ja) | Dc/dcコンバータ | |
JP6350218B2 (ja) | 電力変換装置 | |
Qi et al. | A two-switch buck-boost PFC rectifier with automatic AC power decoupling capability | |
JP2016046931A (ja) | 電力変換装置 | |
Alam | PSFB DC-DC Converter Control Technique for DC Microgrid Application | |
JP2019103284A (ja) | チョッパ装置 | |
JP6910250B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP2010187493A (ja) | 電力変換回路の制御方法 | |
JPWO2019211929A1 (ja) | 電力変換装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15877029 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2016568317 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 15526114 Country of ref document: US |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 112015005915 Country of ref document: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15877029 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |