WO2018211694A1 - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2018211694A1
WO2018211694A1 PCT/JP2017/018870 JP2017018870W WO2018211694A1 WO 2018211694 A1 WO2018211694 A1 WO 2018211694A1 JP 2017018870 W JP2017018870 W JP 2017018870W WO 2018211694 A1 WO2018211694 A1 WO 2018211694A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bridge circuit
circuit
transformer
smoothing circuit
power
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/018870
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
敏裕 和田
浩毅 石原
Original Assignee
三菱電機株式会社
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 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to CN201780090174.3A priority Critical patent/CN110622405B/zh
Priority to US16/494,615 priority patent/US10673354B2/en
Priority to PCT/JP2017/018870 priority patent/WO2018211694A1/ja
Priority to JP2019518717A priority patent/JP6693679B2/ja
Publication of WO2018211694A1 publication Critical patent/WO2018211694A1/ja

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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/66—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
    • H02M7/68—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters
    • H02M7/72—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/79—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal 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
    • H02M7/797—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal 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
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • 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
    • H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • 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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a power conversion device that converts power between three or more power sources, loads, or power storage devices without using a plurality of power conversion circuits, and controls transmission of power.
  • a power converter that uses a transformer having three or more magnetically coupled coils and controls an AC voltage applied to each coil using a full bridge circuit provided for each coil.
  • the power transmission between the first and second electric devices is controlled by a bidirectional chopper constituted by a half-bridge circuit using a switching element and an inductor, and the inductor is used as a secondary coil of the transformer.
  • a power conversion device that can supply power to the electrical device is disclosed (for example, Patent Documents 2 and 3).
  • the power converter device using the step-up / step-down bidirectional chopper instead of the bidirectional chopper is disclosed (for example, Patent Document 4).
  • the power transmission between the first and second electrical devices and the power transmission between the first or second electrical device and the third electrical device are separated in time, and the transformer self-depending on the situation.
  • a power converter that switches inductance is disclosed (for example, Patent Document 5).
  • JP 2011-244523 paragraphs [0010], [0046], [0048], [0058] and FIGS. 1 and 4)
  • JP 2002-345243 paragraphs [0007], [0020]-[0024] and FIG. 3) JP 2009-171776 A (paragraphs [0009], [0042], [0045], [0107], [0121], [0122] and FIG. 1)
  • Japanese Patent Laying-Open No. 2005-33867 paragraphs [0007], [0023]-[0028] and FIG.
  • JP 2008-31394 A paragraphs [0008], [0015], [0017], [0024], [0026], [0027], [0029] and FIGS. 1 and 2)
  • Patent Document 1 requires a full bridge circuit and coils corresponding to the number of electric devices, and there are problems in reducing the cost and size and weight of the device.
  • Patent Documents 2-4 in order to obtain a direct current between the first and second electric devices, the transformer secondary coil needs to cut off the ripple current. In order to supply power, there is a contradictory requirement that the transformer secondary coil must pass a ripple current, resulting in a reduction in power transfer efficiency. In the invention disclosed in Patent Document 5, this problem is solved, but power transmission between the first and second electric devices and power transmission between the first or second electric device and the third electric device are performed simultaneously. There is a problem that cannot be done.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a power converter that can perform power transmission between three electrical devices simultaneously and with high efficiency.
  • the power conversion device is connected to the first smoothing circuit connected to the first electric device, the second smoothing circuit connected to the second electric device, and the first smoothing circuit.
  • the first bridge circuit and the third electric device are connected to the primary side, the transformer having the first bridge circuit and the second smoothing circuit connected to the secondary side, and the first bridge circuit are controlled to switch.
  • the controller varies the duty ratio of the first bridge circuit at a frequency higher than the cutoff frequency of the first smoothing circuit and the cutoff frequency of the second smoothing circuit, and the duty ratio is invariable.
  • the controller varies the duty ratio of the first bridge circuit at a frequency higher than the cutoff frequency of the first smoothing circuit and the cutoff frequency of the second smoothing circuit, and the duty ratio.
  • the invariant component of the first electric device and the second electric device are controlled, and at the same time, the phase of the variable component of the duty ratio is controlled, and the third electric device is controlled between the first electric device and the second electric device. It controls power transfer. For this reason, it is possible to control power transmission between three or more electrical devices in a small and lightweight configuration, and to realize efficient power transmission.
  • the first embodiment includes a first smoothing circuit connected to the first electrical device, a second smoothing circuit connected to the second electrical device, and a first smoothing circuit connected to the first smoothing circuit.
  • a transformer having a bridge circuit, a third electrical device connected to the primary side, a first bridge circuit and a second smoothing circuit connected to the secondary side, and a controller for switching control of the bridge circuit;
  • the controller fluctuates the duty ratio of the bridge circuit at a frequency higher than the cutoff frequency of the first and second smoothing circuits, controls the invariable component of the duty ratio, and controls the first electric device and the second electric device. It is related with the power converter device which controls the phase of the fluctuation component of a duty ratio while controlling the direct current which flows between them.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of the power conversion device
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a duty ratio control method, control amount and power transmission Description will be made based on FIG. 3 which is an explanatory diagram of the relationship
  • FIG. 4 which is a block diagram of the controller
  • FIG. 5 which is another configuration diagram of the power conversion device.
  • the power conversion device 101 includes a first smoothing circuit 105, a second smoothing circuit 109, a first half bridge circuit 110, a transformer 112, and a controller 113 as main components.
  • a first electric device 102, a second electric device 106, and a third electric device 111 are connected to the power conversion device 101.
  • the first smoothing circuit 105 includes a first inductor 103 and a first capacitor 104
  • the second smoothing circuit 109 includes a second inductor 107 and a second capacitor 108.
  • the first half bridge circuit 110 includes switching elements S1 and S2. In the following description of the first embodiment, the first half-bridge circuit 110 is referred to as the half-bridge circuit 110 unless it is necessary to distinguish between them.
  • the first smoothing circuit 105 is connected to the first electric device 102, and the second smoothing circuit 109 is connected to the second electric device 106. Further, the half bridge circuit 110 is connected to the first smoothing circuit 105.
  • a third electric device 111 is connected to the primary side of the transformer 112, and the half bridge circuit 110 and the second smoothing circuit 109 are connected to the secondary side of the transformer 112.
  • the controller 113 is connected to the half bridge circuit 110 and controls the switching elements S1 and S2.
  • the first electric device 102 and the second electric device 106 transmit and receive electric power with a direct current.
  • the third electric device 111 operates as an AC voltage source, and transmits / receives electric power to / from the first electric device 102 and the second electric device 106 by controlling the phase of the AC current.
  • the half-bridge circuit 110 is switching-controlled by the controller 113 so that an AC voltage having a frequency lower than the switching frequency of the half-bridge circuit 110 is applied to the secondary side of the transformer 112.
  • the secondary self-inductance of the transformer 112 is designed to suppress the ripple current at the switching frequency and pass the alternating current at the frequency corresponding to the alternating voltage. Thereby, the transformer 112 transfers power between the primary side and the secondary side of the transformer 112 in accordance with the phase difference between the AC voltage on the secondary side of the transformer 112 and the AC voltage on the third electric device 111. .
  • the first smoothing circuit 105 and the second smoothing circuit 109 are designed so that an alternating current corresponding to an alternating voltage on the secondary side of the transformer 112 is cut off and a direct current is passed. Thereby, AC power from the third electric device 111 is transmitted to the secondary coil of the transformer 112 via the transformer 112. This AC power from the third electric device 111 is reflected by the second smoothing circuit 109, subjected to AC / DC conversion by the half bridge circuit 110 and the first smoothing circuit 105, and transmitted to the first electric device 102.
  • the power conversion device 101 according to Embodiment 1 can arbitrarily and bidirectionally transmit power between the three electrical devices. Moreover, the power conversion device 101 according to the first embodiment is small and low-cost because each electric device does not include an individual power converter and each electric device does not use a transformer including an individual coil. it can. Furthermore, since there is no contradictory design requirement regarding the inductance of the transformer 112, the power conversion device 101 according to the first embodiment can transmit power with high efficiency, thereby saving energy.
  • movement of the power converter device 101 in Embodiment 1 is demonstrated.
  • the open circuit voltage of the first electric device 102 is vd1
  • the internal resistance of the first electric device 102 is R1
  • the open circuit voltage of the second electric device 106 is vd2 and the internal resistance R2 is taken
  • ib1 and ib2 are inflow currents from the first and second electric devices 102 and 106 to the power converter 101, respectively.
  • the controller 113 drives the switching elements S1 and S2 of the half bridge circuit 110 in a complementary manner. That is, if the switching element S1 is conductive, the switching element S2 is nonconductive. If the switching element S1 is non-conductive, the switching element S2 is conductive.
  • PWM pulse width modulation
  • the switching element S1 is controlled by a pulse width modulation (PWM) method. Assuming that the duty ratio of the switching element S1 is ⁇ , and now ⁇ is a constant value (this is ⁇ d), the midpoint voltage of the half-bridge circuit 110 is ⁇ d ⁇ vb1 + vn. However, vn is a ripple derived from switching.
  • this average midpoint voltage ⁇ d ⁇ vb1 is referred to as vm.
  • the direct current from the first electric device 102 to the second electric device 106 increases.
  • the voltage vb1 of the first electric device 102 decreases due to the internal resistance of the first electric device 102
  • vb2 increases due to the internal resistance of the second electric device 106.
  • the increase of the direct current stops when the average midpoint voltage vm becomes equal to vb2.
  • the direct current from the first electric device 102 to the second electric device 106 decreases.
  • the above description is based on the assumption that a direct current flows from the first electric device 102 to the second electric device 106, but the direct current may be negative. In this case, a direct current flows from the second electric device 106 to the first electric device 102.
  • Equation (1) vd2 ⁇ R2 ⁇ ib2 (1)
  • ib1 (vd1 / (R2 + ⁇ d 2 ⁇ R1)) ⁇ ⁇ d ( ⁇ d ⁇ 0)
  • ib2 ( ⁇ vd1 / (R2 + ⁇ d 2 ⁇ R1)) ⁇ ( ⁇ d ⁇ 0) (3)
  • ⁇ 0 vd2 / vd1, that is, (open circuit voltage of the second electric device 106 / open circuit voltage of the first electric device 102).
  • Equation (4) is obtained with vs as the AC voltage.
  • vm vb2 + vs + vn (4)
  • the capacitors 104 and 108 included in the first smoothing circuit 105 and the second smoothing circuit 109 are sufficiently large, the voltages vc1 and vc2 of the capacitors 104 and 108 are maintained at vb1 and vb2 regardless of the AC voltage.
  • the voltage applied to the secondary coil of the transformer 112 is expressed by Equation (5).
  • the primary voltage vt1 of the transformer 112 is represented by Expression (8).
  • vt1 va1 ⁇ sin ⁇ at (8)
  • va1 is the amplitude of the primary side voltage of the transformer 112
  • ⁇ a is the angular frequency of the primary side voltage of the transformer 112.
  • the AC voltage vs is controlled as shown in Equation (9).
  • vs va2 ⁇ sin ( ⁇ at + ⁇ ) (9)
  • va2 is the amplitude of the secondary AC voltage of the transformer 112
  • ⁇ is the phase difference of the secondary AC voltage of the transformer 112 with respect to the primary voltage vt1 of the transformer 112.
  • Equation (11) ((Lt2 ⁇ va1) / (Lt1 ⁇ Lt2 ⁇ Mt 2 )) ⁇ sin ⁇ at ⁇ ((Mt ⁇ va2) / (Lt1 ⁇ Lt2 ⁇ Mt 2 )) ⁇ sin ( ⁇ at + ⁇ ) ⁇ (Mt / (Lt1 ⁇ Lt2-Mt 2 )) ⁇ vn (10)
  • vn is a high-frequency ripple, it becomes 0 when integrated, and Equation (11) is obtained.
  • the power consumption Pb3 of the third electric device 111 is expressed by the equation (12) from the orthogonality of the trigonometric function, and the power transmission to the third electric device 111 can be controlled by controlling the phase ⁇ .
  • Equation 15 is obtained from Equation (5) and Equation (9).
  • ⁇ a vb2 / vb1, that is, (voltage of second electric device 106 / voltage of first electric device 102).
  • Equation (18) The electric power Pb2 flowing from the second electric device 106 into the power conversion device 101 is expressed by Equation (18).
  • the first electric device 102, the second electric device 106, and the third electric device are controlled by controlling the DC component ⁇ d of the duty ratio ⁇ and the phase ⁇ of the AC component of the duty ratio ⁇ , respectively. It is possible to arbitrarily and bidirectionally control power transmission between 111.
  • the invariable component of the duty ratio in the claims is a DC component ⁇ d of the duty ratio ⁇ .
  • the fluctuation component of the duty ratio is an AC component of the duty ratio ⁇ .
  • FIG. 2 shows the waveforms of the conduction and non-conduction of the switching elements S1 and S2 of the half-bridge circuit 110, the duty ratio ⁇ , and the voltage of the third electric device, that is, the voltage vt1 on the primary side of the transformer 112. .
  • A is “a power control amount to the second electric device”
  • B is “a power control amount from the third electric device”.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating how power is transmitted to and received from each electrical device with respect to the center ⁇ d of the duty ratio and the phase difference ⁇ .
  • the horizontal axis in FIG. 3 is sin ⁇
  • the vertical axis in FIG. 3 is ⁇ d
  • C is “high power to the second electric device”
  • D is “high power from the third electric device”.
  • ⁇ 0 vd2 / vd1.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of the controller 113.
  • the controller 113 shown in the first embodiment includes a triangular wave generation unit 116 including a rectangular wave generation unit 114 and an integration circuit 115, and a comparator 118.
  • the rectangular wave generation unit 114 generates a rectangular wave having a switching frequency that controls the switching elements S1 and S2 of the half bridge circuit 110.
  • the integrating circuit 115 converts the rectangular wave from the rectangular wave generating unit 114 into a triangular wave.
  • the triangular wave that is the output of the integrating circuit 115 is compared with the input signal 117 by the comparator 118 to generate a complementary signal that controls the half-bridge circuit 110.
  • the control of the half-bridge circuit 110 of the power conversion device 101 can be realized by generating the input signal 117 with a microcontroller or the like, for example.
  • the duty ratio ⁇ is set to a waveform in which a direct current of a desired magnitude is superimposed on an alternating current component having a desired phase. Can be controlled.
  • the first smoothing circuit 105 is not limited to the combination of the capacitor and the inductor described in the configuration diagram of FIG. Any circuit having a similar smoothing function can be used.
  • the first electric device 102 and the second electric device 106 may be DC loads such as lighting, a DC motor, and an inverter, for example. Or DC power supplies, such as a DC generator, a converter, and a solar cell, may be sufficient. Further, it may be a storage element such as a storage battery or a capacitor.
  • FIG. 5 illustrates a specific example in which the first electric device 102 or the second electric device 106 is an example of a power storage element, and the second electric device 106 is a power storage element.
  • the power storage element itself has a smoothing function. Therefore, the power storage element may also serve as a corresponding smoothing circuit.
  • the second electric device 106 is a power storage element, and also serves as the second smoothing circuit 106 in FIG. 1.
  • the frequency of the fluctuation component of the duty ratio ⁇ of the power conversion device 101 in the vicinity of the frequency at which the internal impedance of the storage battery is minimized, the heat generation of the storage battery is suppressed, and the power loss associated with charging and discharging of the storage battery is reduced. Can be minimized.
  • the third electric device 111 may be a commercial AC system, for example. Further, an AC load such as a converter or an AC motor may be used. Or AC power supplies, such as an AC generator and an inverter, may be sufficient.
  • the switching elements S1 and S2 of the half-bridge circuit 110 are preferably a power MOSFET (Metal-Oxide Silicon Field-Effect Transmitter), an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), or the like. However, it may be a normal transistor.
  • the controller 113 preferably measures the current, voltage, or power of the first to third electric devices, and adjusts the center ⁇ 0 of the duty ratio and the phase difference ⁇ so that they take a desired value. It may be provided. This mechanism may be implemented as software of a microcontroller, for example. Further, the controller 113 is not limited to the circuit shown in FIG. 4, and for example, a signal input to the half bridge circuit 110 can be directly generated by a digital signal processor (DSP (digital signal processor)) or the like.
  • DSP digital signal processor
  • the first electric device 102 operates with a direct current. Therefore, by setting the power transmission to the first electric device 102 to 0, the second electric device 106 and the first electric device 102 are operated. It is possible to perform bidirectional power transmission with the three electrical devices 111 and to interrupt the current to the first electrical device 102.
  • bidirectional power transmission between the first electrical device 102 and the third electrical device 111 is performed and to the second electrical device 106. It is possible to cut off the current.
  • an application such as an uninterruptible power supply
  • the operation of the device is continued with one storage battery and the replacement of the other storage battery is performed. And maintenance can be performed.
  • current can be exchanged between the first electrical device 102 and the second electrical device 106 without affecting the power transfer with the third electrical device 111.
  • the operation of the storage battery system can be continued and the amount of stored electricity can be adjusted between the two storage batteries.
  • the storage battery can be diagnosed by continuing the operation of the storage battery system and operating one storage battery with a predetermined current pattern.
  • the operation of the storage battery system can be continued and the temperature of the storage battery can be raised.
  • the power conversion device includes the first smoothing circuit connected to the first electric device, the second smoothing circuit connected to the second electric device, and the first A first bridge circuit connected to the smoothing circuit, a transformer in which the third electrical device is connected to the primary side, and the first bridge circuit and the second smoothing circuit are connected to the secondary side, and a bridge A controller for switching-controlling the circuit, the controller fluctuating the duty ratio of the bridge circuit at a frequency higher than the cutoff frequency of the first and second smoothing circuits, and controlling the invariable component of the duty ratio;
  • the DC current flowing between the electric device and the second electric device is controlled, and at the same time, the phase of the fluctuation component of the duty ratio is controlled. Therefore, it is possible to control power transmission between three or more electrical devices in a small and lightweight configuration, and to realize efficient power transmission.
  • FIG. The power conversion device according to the second embodiment is configured to use the resonance effect of the capacitor of the second smoothing circuit and the secondary self-inductance of the transformer in the power conversion device according to the first embodiment.
  • the power conversion device of the second embodiment has the same configuration as the power conversion device 101 of the first embodiment, the difference from the first embodiment will be mainly described based on FIG.
  • the capacitor 108 included in the second smoothing circuit 109 is designed so as to use the resonance effect at the frequency of the AC voltage together with the secondary self-inductance of the transformer 112. .
  • the secondary self-inductance of the transformer 12 and the capacitance of the first capacitor 108 are set so that the amplitude of the fluctuation of the voltage applied to the secondary side of the transformer 112 is larger than the voltage of the first electric device 102. select.
  • the secondary voltage of transformer 112 is limited to the range of ⁇ vb2 to vb1 ⁇ vb2. For this reason, the amplitude of the AC voltage applied to the secondary side of the transformer 112 cannot be arbitrarily increased. Since the maximum power of the third electrical device 111 is proportional to the amplitude of the AC voltage, the power conversion device of the first embodiment has restrictions regarding power transmission with the third electrical device 111.
  • the restriction on power transmission is relaxed by using the resonance effect of the capacitor 108 and the secondary self-inductance of the transformer 112.
  • the power conversion device according to the second embodiment can exchange larger power with the third electric device 111 than the power conversion device according to the first embodiment.
  • equation (21) is obtained.
  • equation (21) (( ⁇ a ⁇ ⁇ ⁇ va1) / ( ⁇ a 2 ⁇ / C2)) ⁇ cos ⁇ at ⁇ (( ⁇ a ⁇ ⁇ ⁇ va2) / ( ⁇ a 2 ⁇ / C2)) ⁇ cos ( ⁇ at + ⁇ ) ( 22)
  • the maximum value of the power consumption Pb3 of the third electric device 111 in the first embodiment is obtained from the equation (12). (Mt ⁇ va1 ⁇ va2) / (2 ⁇ a (Lt1 ⁇ Lt2-Mt 2 )) It is.
  • the maximum value of the power consumption Pb3 of the third electric device 111 in the second embodiment is calculated from the equation (24): (( ⁇ a 2 ) / ( ⁇ a 2 ⁇ / C2)) ⁇ ((Mt ⁇ va1 ⁇ va2) / (2 ⁇ a (Lt1 ⁇ Lt2-Mt 2 ))) It is.
  • the power conversion device of the second embodiment can transmit larger power to the third electrical device.
  • the resonance effect between the second smoothing circuit 109 and the transformer 112 is used, but the resonance effect between the first smoothing circuit 105 and the transformer 112 is also used. Good.
  • the resonance effect may be used by using both the first smoothing circuit 105 and the second smoothing circuit 109.
  • the power conversion device of the second embodiment is configured to use the resonance effect between the capacitor of the second smoothing circuit of the power conversion device of the first embodiment and the secondary self-inductance of the transformer. It is a thing. Therefore, the power conversion device according to the second embodiment enables control of power transmission between three or more electrical devices in a small and lightweight configuration as in the first embodiment, and realizes efficient power transmission. be able to. Furthermore, larger electric power can be transmitted to and from the third electrical device.
  • Embodiment 3 The power conversion device according to the third embodiment is configured such that a second half bridge circuit that connects the secondary side of the transformer and the second smoothing circuit is added to the power conversion device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of the power conversion device, focusing on differences from the first embodiment.
  • FIG. 6 the same or corresponding parts as those in FIG. 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • it is set as the power converter device 201 and the controller 213.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of the power conversion device, focusing on differences from the first embodiment.
  • the same or corresponding parts as those in FIG. 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • it is set as the power converter device 201 and the controller 213.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of the power conversion device, focusing on differences from the first embodiment.
  • the configuration of the power converter 201 will be described with reference to FIG.
  • the difference in configuration from the power conversion device 101 of the first embodiment is that the second half-bridge circuit 202 is connected between the secondary side of the transformer 112 and the second smoothing circuit 109.
  • the second half bridge circuit 202 includes switching elements S3 and S4.
  • the controller 213 is connected to the first half-bridge circuit 110 and the second half-bridge circuit 202, and the switching elements S 1 and S 2 of the first half-bridge circuit 110 and the switching of the second half-bridge circuit 202 are connected.
  • the elements S3 and S4 are controlled.
  • the switching elements S1 and S2 constituting the first half bridge circuit 110 are driven in a complementary manner. Further, the switching elements S3 and S4 constituting the second half bridge circuit 202 are also driven in a complementary manner.
  • Complementary fluctuation components are superimposed on the duty ratios ⁇ 1 and ⁇ 2.
  • the average midpoint potential of the first half-bridge circuit 110 can be lowered from vd1, but cannot be raised from vd1. Therefore, in order to transfer power from the first electrical device 102 to the second electrical device 106, the open circuit voltage vd1 of the first electrical device 102 is greater than the open circuit voltage vd2 of the second electrical device 106. Must also be high.
  • the open circuit voltage vd1 of the first electric device 102 is Regardless of whether it is higher than the open circuit voltage vd2 of the first electrical device 106, power can be transmitted bidirectionally from the first electrical device 102 to the second electrical device 106.
  • At least one of the duty ratios ⁇ 1 and ⁇ 2 is oscillated at a frequency higher than the cut-off frequency of the first smoothing circuit 105 or the second smoothing circuit 109, so that it can also be connected to the third electric device 111. Can transmit power.
  • the power conversion device 201 of the third embodiment is at least one of the capacitor 104 included in the first smoothing circuit 105 or the capacitor 108 included in the second smoothing circuit 109 as in the power conversion device of the second embodiment.
  • a configuration in which a resonance effect between one side and the secondary side self-inductance of the transformer 112 is used may be employed. With this configuration, a larger amount of power can be transmitted to and from the third electric device 111 as in the power conversion device of the second embodiment.
  • the power conversion device according to the third embodiment is configured such that the second half bridge circuit that connects the secondary side of the transformer and the second smoothing circuit is added to the power conversion device according to the first embodiment. It is what. Therefore, the power conversion device according to the third embodiment enables control of power transmission between three or more electrical devices in a small and lightweight configuration as in the first embodiment, and realizes efficient power transmission. be able to. Further, power is transferred bi-directionally from the first electrical device to the second electrical device regardless of whether the open circuit voltage of the first electrical device is higher than the open circuit voltage of the second electrical device. can do.
  • Embodiment 4 In the power conversion device of the fourth embodiment, the third electric device of the power conversion device of the first embodiment is set to the direct current operation, the third smoothing circuit connected to the third electric device, and the third smoothing The third and fourth half bridge circuits connected to the circuit are connected to the primary side of the transformer.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of the power conversion device.
  • the same or corresponding parts as those in FIG. 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • it is set as the power converter device 301, the 3rd electric apparatus 302, and the controller 313.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of the power conversion device.
  • the difference in configuration from the power conversion device 101 of the first embodiment is the configuration on the primary side of the transformer 112.
  • the third smoothing circuit 305 is connected to the third electric device 302, and the third half bridge circuit 306 and the fourth half bridge circuit 307 are connected to the third smoothing circuit 305.
  • the primary side of the transformer 112 is connected to the third half bridge circuit 306 and the fourth half bridge circuit 307.
  • the third smoothing circuit 305 includes a third inductor 303 and a third capacitor 304.
  • the third half bridge circuit 306 includes switching elements S5 and S6, and the fourth half bridge circuit 307 includes switching elements S7 and S8.
  • the controller 313 is connected to the first half bridge circuit 110, the third half bridge circuit 306, and the fourth half bridge circuit 307.
  • the controller 313 controls the switching elements S1, S2, S5, S6, and S7, S8 of the first half bridge circuit 110, the third half bridge circuit 306, and the fourth half bridge circuit 307, respectively.
  • ib3 is an inflow current from the third electric device 302 to the power conversion device 301.
  • vb3 is a voltage of the third electric device 302
  • vd3 is an open circuit voltage
  • R3 is an internal resistance.
  • vc3 is the voltage of the capacitor 304
  • vm3 is the average midpoint potential of the third half-bridge circuit 306, and
  • vm4 is the average midpoint potential of the fourth half-bridge circuit 307.
  • the controller 313 uses the first half-bridge circuit 110, the first electric device 102, and the second electric device as in the power conversion device 101 described in the first embodiment. Control is performed so that a direct current is transmitted between the devices 106 and an alternating current having a frequency lower than the switching frequency is caused to flow on the secondary side of the transformer 112. At the same time, the controller 313 controls the third half-bridge circuit 306 and the fourth half-bridge circuit 307 so as to generate an alternating current similar to that of the third electrical device 111 of the first embodiment on the primary side of the transformer 112. To do.
  • the power conversion device 301 of the fourth embodiment it is possible to arbitrarily exchange power between three electrical devices that operate in direct current. Furthermore, in power converter 301 of Embodiment 4, the operating frequency of transformer 112 can be arbitrarily selected, and transformer 112 can be reduced in size by setting this to a high frequency.
  • the power conversion device 301 of the fourth embodiment is at least one of the capacitor 104 included in the first smoothing circuit 105 or the capacitor 108 included in the second smoothing circuit 109, as in the power conversion device of the second embodiment.
  • a configuration in which a resonance effect between one side and the secondary side self-inductance of the transformer 112 is used may be employed. By adopting this configuration, it is possible to transmit a larger amount of power to and from the third electric device as in the power conversion device of the second embodiment.
  • the third electric device may be a DC load such as a lighting, a DC motor, an inverter, or the like. Or DC power supplies, such as a DC generator, a converter, and a solar cell, may be sufficient. Further, it may be a storage element such as a storage battery or a capacitor. When the third electric device is a power storage element, the third smoothing circuit 305 may be omitted because the storage battery itself has a smoothing function.
  • the third electric device of the power conversion device of the first embodiment is set to the direct current operation, and the third smoothing circuit connected to the third electric device.
  • the third and fourth half bridge circuits connected to the third smoothing circuit are connected to the primary side of the transformer. Therefore, the power conversion device of the fourth embodiment enables control of power transmission between three or more electrical devices in a small and lightweight configuration as in the first embodiment, and realizes efficient power transmission. be able to. Furthermore, power can be arbitrarily exchanged between the three electric devices that operate in direct current, the operating frequency of the transformer can be arbitrarily selected, and the transformer can be miniaturized by setting to a high frequency.
  • Embodiment 5 The power conversion device according to the fifth embodiment has a third smoothing circuit connected to the third electrical device and a third smoothing circuit connected to the third electrical device, with respect to the power conversion device according to the third embodiment.
  • the third and fourth half bridge circuits connected to the three smoothing circuits are connected to the primary side of the transformer.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of the power conversion device, focusing on differences from the third embodiment.
  • the same or equivalent parts as those in FIG. 1 of the first embodiment or FIG. 6 of the third embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • the power conversion device 401, the third electric device 302, and the controller 413 are used.
  • the difference in configuration from the power conversion device 201 of the third embodiment is the configuration on the primary side of the transformer 112.
  • the third smoothing circuit 305 is connected to the third electric device 302, and the third smoothing circuit 305 is connected to the third half bridge circuit 306 and the fourth half bridge circuit 307.
  • the primary side of the transformer 112 is connected to the third half bridge circuit 306 and the fourth half bridge circuit 307.
  • the third smoothing circuit 305 includes a third inductor 303 and a third capacitor 304.
  • the third half bridge circuit 306 includes switching elements S5 and S6, and the fourth half bridge circuit 307 includes switching elements S7 and S8.
  • controller 413 is connected to the first half bridge circuit 110, the second half bridge circuit 202, the third half bridge circuit 306, and the fourth half bridge circuit 307.
  • the controller 313 controls the switching elements S1 and S2 to the switching elements S7 and S8 of the first half bridge circuit 110 to the fourth half bridge circuit 307, respectively.
  • the power conversion device 401 of the fifth embodiment it is possible to arbitrarily exchange power between the three electric devices operating in direct current. Furthermore, the power conversion device 401 of the fifth embodiment can arbitrarily select the operating frequency of the transformer 112, and the transformer 112 can be miniaturized by setting this to a high frequency.
  • the power conversion device 401 includes the first electric device 102 regardless of whether the open circuit voltage vd1 of the first electric device 102 is higher than the open circuit voltage vd2 of the second electric device 106. Power can be transmitted bidirectionally to the second electrical device 106.
  • the power conversion device 401 according to the fifth embodiment is similar to the power conversion device according to the second embodiment in that the capacitor 104 included in the first smoothing circuit 105 or the capacitor 108 included in the second smoothing circuit 109 is used.
  • a configuration in which a resonance effect between at least one of them and the secondary side self-inductance of the transformer 112 may be used.
  • the power conversion device of the fifth embodiment is the third power device that is connected to the third electrical device while the third electrical device is operated in direct current with respect to the power conversion device of the third embodiment.
  • the third and fourth half bridge circuits connected to the third smoothing circuit are connected to the primary side of the transformer. Therefore, the power conversion device of the fifth embodiment enables control of power transmission between three or more electric devices in a small and lightweight configuration as in the first embodiment, and realizes efficient power transmission. And bi-directionally transfer power from the first electrical device to the second electrical device regardless of the open circuit voltage of the first electrical device and the open circuit voltage of the second electrical device. be able to.
  • power can be arbitrarily exchanged between the three electric devices operating in direct current.
  • the operating frequency of the transformer can be arbitrarily selected, and the transformer can be reduced in size by setting it to a high frequency.
  • Embodiment 6 In the power conversion device of the sixth embodiment, the third electric device of the power conversion device of the first embodiment is set to the direct current operation, and the fourth electric device (DC operation) is further connected to the third electric device.
  • the third smoothing circuit and the third half-bridge circuit connected to, and the fourth smoothing circuit connected to the fourth electric device are connected to the primary side of the transformer.
  • FIG. 9 is a configuration diagram of the power conversion device, focusing on differences from the first embodiment.
  • the same or equivalent parts as those in FIG. 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • it is set as the power converter device 501, the 4th electric apparatus 502, and the controller 513.
  • FIG. 9 is a configuration diagram of the power conversion device, focusing on differences from the first embodiment.
  • the same or equivalent parts as those in FIG. 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • it is set as the power converter device 501, the 4th electric apparatus 502, and the controller 513.
  • the difference in configuration from the power conversion device 101 of the first embodiment is the configuration on the primary side of the transformer 112.
  • the third smoothing circuit 305 is connected to the third electric device 302, and the third half bridge circuit 306 is connected to the third smoothing circuit 305.
  • a fourth electric device 502 is connected to the power conversion device 501, and a fourth smoothing circuit is connected to the fourth electric device 502.
  • the primary side of the transformer 112 is connected to the third half bridge circuit 306 and the fourth smoothing circuit.
  • the third smoothing circuit 305 includes a third inductor 303 and a third capacitor 304.
  • the third half bridge circuit 306 includes switching elements S5 and S6.
  • the fourth smoothing circuit 505 includes a fourth inductor 503 and a fourth capacitor 504.
  • the controller 513 is connected to the first half bridge circuit 110 and the third half bridge circuit 306.
  • the controller 513 controls the switching elements S1, S2, and S5, S6 of the first half bridge circuit 110 and the third half bridge circuit 306, respectively.
  • ib4 is an inflow current from the fourth electric device 502 to the power conversion device 501.
  • vb4 is the voltage of the fourth electrical device 502
  • vd4 is the open circuit voltage
  • R4 is the internal resistance
  • vc4 is the voltage of the capacitor 504.
  • the power conversion device 501 of the sixth embodiment can transmit electric power arbitrarily and bidirectionally between four electric devices in a small and lightweight configuration.
  • the power conversion device 501 of the sixth embodiment can arbitrarily select the operating frequency of the transformer 112, and the transformer 112 can be miniaturized by setting this to a high frequency.
  • the power conversion device 501 of the sixth embodiment includes at least one of the capacitor 104 included in the first smoothing circuit 105 or the capacitor 108 included in the second smoothing circuit 109, the secondary side self-inductance of the transformer 112, and the like. It is good also as a structure using the resonance effect of.
  • the power conversion device 501 of the sixth embodiment includes at least one of the capacitor 304 included in the third smoothing circuit 305 or the capacitor 504 included in the fourth smoothing circuit 505, and the primary self-inductance of the transformer 112. It is good also as a structure using the resonance effect. With such a configuration, larger electric power can be transmitted between the first electric device 102 and the second electric device 106 and the third electric device 302 and the fourth electric device 502.
  • the fourth electric device may be a DC load such as an illumination, a DC motor, an inverter, or the like. Or DC power supplies, such as a DC generator, a converter, and a solar cell, may be sufficient. Further, it may be a storage element such as a storage battery or a capacitor. When the fourth electrical device is a power storage element, the fourth smoothing circuit 505 may be omitted because the storage battery itself has a smoothing function.
  • the third electric device of the power conversion device of the first embodiment is set to the DC operation, and further the fourth electric device (DC operation) is connected.
  • the third smoothing circuit and the third half bridge circuit connected to the third electric device and the fourth smoothing circuit connected to the fourth electric device are connected to the primary side of the transformer. . Therefore, the power conversion device according to the sixth embodiment enables control of power transmission between three or more electrical devices in a small and lightweight configuration as in the first embodiment, and realizes efficient power transmission. be able to.
  • power can be arbitrarily exchanged between the four electric devices operating in direct current.
  • the operating frequency of the transformer can be arbitrarily selected, and the transformer can be reduced in size by setting it to a high frequency.
  • Embodiment 7 FIG.
  • the third electric device of the power conversion device according to the third embodiment is operated as a direct current, and a fourth electric device (DC operation) is further connected to the third electric device.
  • the third smoothing circuit and the third half-bridge circuit connected to, and the fourth smoothing circuit connected to the fourth electric device are connected to the primary side of the transformer.
  • FIG. 10 is a configuration diagram of the power conversion device. 10
  • the same or equivalent parts as those in FIG. 1 of the first embodiment or FIG. 6 of the third embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • a power conversion device 601, a third electric device 302, a fourth electric device 502, and a controller 613 are used.
  • the difference in configuration from the power conversion device 201 of the third embodiment is the configuration on the primary side of the transformer 112.
  • the third smoothing circuit 305 is connected to the third electric device 302, and the third half bridge circuit 306 is connected to the third smoothing circuit 305.
  • a fourth electric device 502 is connected to the power conversion device 601, and a fourth smoothing circuit is connected to the fourth electric device 502.
  • the primary side of the transformer 112 is connected to the third half bridge circuit 306 and the fourth smoothing circuit.
  • the third smoothing circuit 305 includes a third inductor 303 and a third capacitor 304.
  • the third half bridge circuit 306 includes switching elements S5 and S6.
  • the fourth smoothing circuit 505 includes a fourth inductor 503 and a fourth capacitor 504.
  • the controller 613 is connected to the first half bridge circuit 110, the second half bridge circuit 202, and the third half bridge circuit 306.
  • the controller 313 controls the switching elements S1 and S2 to the switching elements S5 and S6 of the first half bridge circuit 110 to the third half bridge circuit 306, respectively.
  • the power conversion device 601 of the seventh embodiment it is possible to arbitrarily exchange power between four electric devices that operate in direct current. Furthermore, the power conversion device 601 of the seventh embodiment can arbitrarily select the operating frequency of the transformer 112, and the transformer 112 can be miniaturized by setting this to a high frequency.
  • the power conversion device 601 includes the first electric device 102 regardless of whether the open circuit voltage vd1 of the first electric device 102 is higher than the open circuit voltage vd2 of the second electric device 106. Power can be transmitted bidirectionally to the second electrical device 106.
  • the power conversion device 601 according to the seventh embodiment includes at least one of the capacitor 104 included in the first smoothing circuit 105 or the capacitor 108 included in the second smoothing circuit 109, and the secondary side self-inductance of the transformer 112. It is good also as a structure using the resonance effect.
  • the power conversion device 601 according to the seventh embodiment includes at least one of the capacitor 304 included in the third smoothing circuit 305 or the capacitor 504 included in the fourth smoothing circuit 505, and the primary self of the transformer 112. It is good also as a structure using the resonance effect with an inductance. With such a configuration, larger electric power can be transmitted between the first electric device 102 and the second electric device 106 and the third electric device 302 and the fourth electric device 502.
  • the power conversion device according to the seventh embodiment is configured such that the third electric device is in a DC operation and further the fourth electric device (DC operation) with respect to the power conversion device in the third embodiment. And connecting the third smoothing circuit and the third half-bridge circuit connected to the third electric device and the fourth smoothing circuit connected to the fourth electric device to the primary side of the transformer. Is. Therefore, the power conversion device according to the seventh embodiment enables control of power transmission between three or more electrical devices in a small and lightweight configuration as in the first embodiment, and realizes efficient power transmission. And bi-directionally transfer power from the first electrical device to the second electrical device regardless of the open circuit voltage of the first electrical device and the open circuit voltage of the second electrical device. be able to. In addition, power can be arbitrarily exchanged between the four electric devices operating in direct current. Furthermore, the operating frequency of the transformer can be arbitrarily selected, and the transformer can be reduced in size by setting it to a high frequency.
  • Embodiment 8 FIG.
  • the third electric device of the power conversion device of the third embodiment is set to the direct current operation, and further connected to the fourth electric device (DC operation), the third electric device.
  • the third smoothing circuit and the third half bridge circuit connected to each other, and the fourth smoothing circuit and the fourth half bridge circuit connected to the fourth electric device are connected to the primary side of the transformer. is there.
  • FIG. 11 is a configuration diagram of the power conversion device, focusing on differences from the third embodiment.
  • FIG. 11 the same or equivalent parts as those in FIG. 1 of the first embodiment or FIG. 6 of the third embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • a power conversion device 701, a third electric device 302, a fourth electric device 502, and a controller 713 are used.
  • the difference in configuration from the power conversion device 201 of the third embodiment is the configuration on the primary side of the transformer 112.
  • the third smoothing circuit 305 is connected to the third electric device 302, and the third half bridge circuit 306 is connected to the third smoothing circuit 305.
  • a fourth electric device 502 is connected to the power conversion device 701, a fourth smoothing circuit is connected to the fourth electric device 502, and a fourth half bridge circuit 307 is further connected.
  • the primary side of the transformer 112 is connected to the third half bridge circuit 306 and the fourth half bridge circuit 307.
  • the third smoothing circuit 305 includes a third inductor 303 and a third capacitor 304.
  • the third half bridge circuit 306 includes switching elements S5 and S6.
  • the fourth smoothing circuit 505 includes a fourth inductor 503 and a fourth capacitor 504.
  • the fourth half bridge circuit 307 includes switching elements S7 and S8.
  • the controller 713 is connected to the first half bridge circuit 110, the second half bridge circuit 202, the third half bridge circuit 306, and the fourth half bridge circuit 307. The controller 713 controls the switching elements S1 and S2 to the switching elements S7 and S8 of the first half bridge circuit 110 to the fourth half bridge circuit 307, respectively.
  • the power conversion device 701 of the eighth embodiment it is possible to arbitrarily exchange power between the four electric devices operating in direct current. Furthermore, the power conversion device 701 of the eighth embodiment can arbitrarily select the operating frequency of the transformer 112, and the transformer 112 can be reduced in size by setting this to a high frequency.
  • the power conversion device 701 according to the eighth embodiment includes the first electric device 102 regardless of whether the open circuit voltage vd1 of the first electric device 102 is higher than the open circuit voltage vd2 of the second electric device 106. Power can be transmitted bidirectionally to the second electrical device 106. Further, the power conversion device 701 of the eighth embodiment has the third electric device 302 regardless of whether the open circuit voltage vd3 of the third electric device 302 is higher than the open circuit voltage vd4 of the fourth electric device 502. Power can be transferred bidirectionally from the device 302 to the fourth electrical device 502.
  • the power conversion device 701 according to the eighth embodiment includes at least one of the capacitor 104 included in the first smoothing circuit 105 or the capacitor 108 included in the second smoothing circuit 109, and the secondary side self-inductance of the transformer 112. It is good also as a structure using the resonance effect.
  • the power conversion device 701 of the eighth embodiment includes at least one of the capacitor 304 included in the third smoothing circuit 305 or the capacitor 504 included in the fourth smoothing circuit 505, and the primary self of the transformer 112. It is good also as a structure using the resonance effect with an inductance. With such a configuration, larger electric power can be transmitted between the first electric device 102 and the second electric device 106 and the third electric device 302 and the fourth electric device 502.
  • the power conversion device is configured such that the third electric device is in a DC operation and further the fourth electric device (DC operation) with respect to the power conversion device in the third embodiment. And connecting the third smoothing circuit and the third half bridge circuit connected to the third electric device, and the fourth smoothing circuit and the fourth half bridge circuit connected to the fourth electric device to the transformer. It is configured to be connected to the primary side. Therefore, the power conversion device according to the eighth embodiment enables control of power transmission between three or more electrical devices in a small and lightweight configuration as in the first embodiment, and realizes efficient power transmission. And bi-directionally transfer power from the first electrical device to the second electrical device regardless of the open circuit voltage of the first electrical device and the open circuit voltage of the second electrical device. be able to.
  • power can be transmitted bidirectionally from the third electrical device to the fourth electrical device regardless of the level of the open circuit voltage of the third electrical device and the open circuit voltage of the fourth electrical device.
  • power can be arbitrarily exchanged between the four electric devices operating in direct current.
  • the operating frequency of the transformer can be arbitrarily selected, and the transformer can be reduced in size by setting it to a high frequency.
  • the present invention enables control of power transmission between three or more electrical devices in a small and lightweight configuration, and realizes efficient power transmission. Therefore, the present invention provides a power conversion device that controls power transmission. Widely applicable.

Abstract

電力変換装置（１０１）は、第１の電気装置（１０２）に接続された第１の平滑回路（１０５）と、第２の電気装置（１０６）に接続された第２の平滑回路（１０９）と、第１の平滑回路（１０５）に接続された第１のブリッジ回路（１１０）と、第３の電気装置（１１１）が一次側に第１のブリッジ回路（１１０）と第２の平滑回路（１０９）が二次側に接続されたトランス（１１２）と、制御器（１１３）とを備え、制御器（１１３）は、第１のブリッジ回路（１１０）のデューティ比を第１および第２の平滑回路（１０５、１０９）の遮断周波数よりも高い周波数で変動させ、デューティ比の不変成分を制御して第１および第２の電気装置（１０２、１０６）との間の電力授受を制御すると共にデューティ比の変動成分の位相を制御し、第３の電気装置（１１１）との間の電力授受を制御する。

Description

電力変換装置
　この発明は、複数の電力変換回路を用いること無く、３つ以上の電力源、負荷または蓄電装置の間で電力を変換し、電力の伝達を制御する電力変換装置に関するものである。
　従来、電力変換装置を用いて、３つ以上の電気装置間の電力伝達を制御するためには、電気装置ごとに電力変換装置を個別に備える必要があった。３つ以上の電気装置間の電力伝達を制御する機能を有し、低コストで小型軽量な電力変換装置が必要とされている。
　この問題を解決するため、磁気的に結合した３つ以上のコイルを備えるトランスを用い、各コイルに印加する交流電圧をコイルごとに備えられたフルブリッジ回路を用いて制御する電力変換装置が開示されている（例えば、特許文献１）。スイッチング素子を用いたハーフブリッジ回路とインダクタによって構成される双方向チョッパによって第１と第２の電気装置間の電力伝達を制御し、さらにインダクタをトランスの二次側コイルとして利用することで第３の電気装置への電力供給を可能とする電力変換装置が開示されている（例えば、特許文献２、３）。また、双方向チョッパの代わりに昇降圧双方向チョッパを用いた電力変換装置が開示されている（例えば、特許文献４）。さらに、第１と第２の電気装置間の電力伝達と、第１あるいは第２の電気装置と第３の電気装置との間の電力伝達を時間的に分離し、状況に応じてトランスの自己インダクタンスを切り替える電力変換装置が開示されている（例えば、特許文献５）。
特開２０１１－２４４５２３号公報（段落［００１０］、［００４６］、［００４８］、［００５８］および図１、４） 特開２００２－３４５２４３号公報（段落［０００７］、［００２０］－［００２４］および図３） 特開２００９－１７１７７６号公報（段落［０００９］、［００４２］、［００４５］、［０１０７］、［０１２１］、［０１２２］および図１） 特開２００５－３３８６７号公報（段落［０００７］、［００２３］－［００２８］および図１） 特開２００８－３１２３９４号公報（段落［０００８］、［００１５］、［００１７］、［００２４］、［００２６］、［００２７］、［００２９］および図１、２）
　しかし、特許文献１開示発明では、電気装置の数に対応するフルブリッジ回路およびコイルが必要であり、装置の低コスト化、小型軽量化において問題がある。特許文献２－４開示発明では、第１と第２の電気装置間において直流電流を得るためには、トランス二次側コイルはリップル電流を遮断する必要があるが、第３の電気装置への電力供給のためには、トランス二次側コイルはリップル電流を通過させなければならないという相矛盾する要求があり、結果として電力伝達効率の低下を招く。特許文献５開示発明では、この問題は解決するが、第１と第２の電気装置間の電力伝達と、第１あるいは第２の電気装置と第３の電気装置との間の電力伝達を同時には行えないという問題がある。
　この発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、３つの電気装置間の電力伝送を同時に、かつ高効率で行える電力変換装置を提供することを目的とする。
　この発明に係る電力変換装置は、第１の電気装置に接続された第１の平滑回路と、第２の電気装置に接続された第２の平滑回路と、第１の平滑回路に接続された第１のブリッジ回路と、第３の電気装置が一次側に接続され、第１のブリッジ回路と第２の平滑回路が二次側に接続されたトランスと、第１のブリッジ回路をスイッチング制御する制御器とを備え、制御器は、第１のブリッジ回路のデューティ比を、第１の平滑回路の遮断周波数および第２の平滑回路の遮断周波数よりも高い周波数で変動させ、デューティ比の不変成分を制御し、第１の電気装置と、第２の電気装置との間の電力授受を制御すると同時に、デューティ比の変動成分の位相を制御し、第３の電気装置との間の電力授受を制御するものである。
　この発明に係る電力変換装置は、制御器は、第１のブリッジ回路のデューティ比を、第１の平滑回路の遮断周波数および第２の平滑回路の遮断周波数よりも高い周波数で変動させ、デューティ比の不変成分を制御し、第１の電気装置と、第２の電気装置との間の電力授受を制御すると同時に、デューティ比の変動成分の位相を制御し、第３の電気装置との間の電力授受を制御するものである。このため、小型かつ軽量な構成において、３つ以上の電気装置間の電力伝達の制御を可能とし、効率の良い電力伝達を実現することができる。
この発明の実施の形態１の電力変換装置の構成図である。 この発明の実施の形態１の電力変換装置に係るデューティ比の制御方法の説明図である。 この発明の実施の形態１の電力変換装置に係る制御量と電力伝達の関係の説明図である。 この発明の実施の形態１の電力変換装置に係る制御器のブロック図である。 この発明の実施の形態１の電力変換装置に係る別の構成図である。 この発明の実施の形態３の電力変換装置に係る構成図である。 この発明の実施の形態４の電力変換装置に係る構成図である。 この発明の実施の形態５の電力変換装置に係る構成図である。 この発明の実施の形態６の電力変換装置に係る構成図である。 この発明の実施の形態７の電力変換装置に係る構成図である。 この発明の実施の形態８の電力変換装置に係る構成図である。
実施の形態１．
　実施の形態１は、第１の電気装置に接続された第１の平滑回路と、第２の電気装置に接続された第２の平滑回路と、第１の平滑回路に接続された第１のブリッジ回路と、第３の電気装置が一次側に接続され、第１のブリッジ回路と第２の平滑回路とが二次側に接続されたトランスと、ブリッジ回路をスイッチング制御する制御器を備え、制御器はブリッジ回路のデューティ比を第１および第２の平滑回路の遮断周波数よりも高い周波数で変動させ、デューティ比の不変成分を制御し、第１の電気装置と第２の電気装置との間で流れる直流電流を制御すると同時に、デューティ比の変動成分の位相を制御する電力変換装置に関するものである。
　以下、本願発明の実施の形態１に係る電力変換装置の構成および動作について、電力変換装置の構成図である図１、デューティ比の制御方法の説明図である図２、制御量と電力伝達の関係の説明図である図３、制御器のブロック図である図４、および電力変換装置の別の構成図である図５に基づいて説明する。
　まず、実施の形態１の電力変換装置の全体構成を図１に基づいて説明する。
　電力変換装置１０１は、主要構成要素として第１の平滑回路１０５と、第２の平滑回路１０９と、第１のハーフブリッジ回路１１０と、トランス１１２と、制御器１１３とを備える。そして、電力変換装置１０１には、第１の電気装置１０２と、第２の電気装置１０６と、第３の電気装置１１１とが接続されている。
　ここで、第１の平滑回路１０５は、第１のインダクタ１０３および第１のキャパシタ１０４で構成され、第２の平滑回路１０９は、第２のインダクタ１０７および第２のキャパシタ１０８で構成される。第１のハーフブリッジ回路１１０は、スイッチング素子Ｓ１とＳ２とから構成される。
　なお、以降実施の形態１の説明では、特に区別する必要がない限り、第１のハーフブリッジ回路１１０をハーフブリッジ回路１１０と記載する。
　次に電力変換装置１０１の主要構成要素と３つの電気装置との関係を説明する。
　第１の平滑回路１０５は第１の電気装置１０２に接続され、第２の平滑回路１０９は、第２の電気装置１０６に接続されている。さらに、第１の平滑回路１０５にハーフブリッジ回路１１０が接続されている。
　トランス１１２の一次側には第３の電気装置１１１が接続され、トランス１１２の二次側にはハーフブリッジ回路１１０と第２の平滑回路１０９とが接続されている。
　制御器１１３は、ハーフブリッジ回路１１０に接続されており、スイッチング素子Ｓ１およびＳ２を制御する。
　実施の形態１において、第１の電気装置１０２と第２の電気装置１０６は直流電流によって電力を授受する。第３の電気装置１１１は交流の電圧源として動作し、その交流電流の位相が制御されることで第１の電気装置１０２および第２の電気装置１０６と電力を授受する。
　ハーフブリッジ回路１１０は、制御器１１３によって、トランス１１２の二次側にハーフブリッジ回路１１０のスイッチング周波数よりも低い周波数の交流電圧がかかるようにスイッチング制御される。トランス１１２の二次側自己インダクタンスは、このスイッチング周波数のリップル電流は抑制し、この交流電圧に対応する周波数の交流電流は通過させるように設計される。これによりトランス１１２は、トランス１１２の二次側の交流電圧と第３の電気装置１１１の交流電圧との位相差に応じて、トランス１１２の一次側と二次側との間で電力を授受する。
　第１の平滑回路１０５および第２の平滑回路１０９は、トランス１１２の二次側の交流電圧に対応する交流電流は遮断し、直流電流は通過させるように設計される。これにより、第３の電気装置１１１からの交流電力は、トランス１１２を介してトランス１１２の二次側コイルに伝達される。第３の電気装置１１１からのこの交流電力は、第２の平滑回路１０９によって反射され、ハーフブリッジ回路１１０と第１の平滑回路１０５によって交直変換され、第１の電気装置１０２へ伝達される。
　同時に、トランス１１２の二次側コイルを流れる直流電流によって第１の電気装置１０２から第２の電気装置１０６へ電力が伝達される。以上説明した電力の授受および伝達は、全て双方向に行うことが可能である。
　したがって、実施の形態１における電力変換装置１０１は、３つの電気装置間の電力伝達を任意かつ双方向に行うことが可能である。また、実施の形態１における電力変換装置１０１は、各電気装置に個別の電力変換器を具備せず、また各電気装置に個別のコイルを備えたトランスを用いないため、小型かつ低コストに実現できる。
　さらに実施の形態１における電力変換装置１０１は、トランス１１２のインダクタンスに関する相矛盾する設計要求はないため、高効率での電力伝達が可能であり、これにより、省エネルギーが図れる。
　次に、図１に基づいて、実施の形態１における電力変換装置１０１の動作を説明する。
　まず、第１の電気装置１０２の開回路電圧をｖｄ１、第１の電気装置１０２の内部抵抗をＲ１とすると、第１の電気装置１０２の電圧はｖｂ１＝ｖｄ１－Ｒ１・ｉｂ１となる。同様に、第２の電気装置１０６の開回路電圧をｖｄ２、内部抵抗Ｒ２をとすると、第２の電気装置１０６の電圧はｖｂ２＝ｖｄ２－Ｒ２・ｉｂ２となる。ただし、ｉｂ１、ｉｂ２はそれぞれ第１、第２の電気装置１０２、１０６から電力変換装置１０１への流入電流である。
　制御器１１３はハーフブリッジ回路１１０のスイッチング素子Ｓ１およびＳ２を相補的に駆動する。すなわち、スイッチング素子Ｓ１が導通であれば、スイッチング素子Ｓ２は非導通である。スイッチング素子Ｓ１が非導通であれば、スイッチング素子Ｓ２は導通である。
　ここで、スイッチング素子Ｓ１をパルス幅変調（ＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ　ｗｉｄｔｈ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ））方式で制御する場合を想定する。スイッチング素子Ｓ１のデューティ比をρとし、今ρは一定値（これをρｄとする）であると仮定すると、ハーフブリッジ回路１１０の中点電圧はρｄ・ｖｂ１＋ｖｎである。ただし、ｖｎはスイッチングに由来するリップルである。
　以降、この平均的な中点電圧ρｄ・ｖｂ１をｖｍと記載する。
　平均的な中点電圧ｖｍが第２の電気装置１０６の電圧ｖｂ２よりも大きい場合、第１の電気装置１０２から第２の電気装置１０６への直流電流が増加する。この直流電流が増加すると、第１の電気装置１０２の内部抵抗によって第１の電気装置１０２の電圧ｖｂ１が降下し、第２の電気装置１０６の内部抵抗によってｖｂ２が上昇する。この結果、平均的な中点電圧ｖｍがｖｂ２と等しくなったところで直流電流の増加は停止する。
　逆に平均的な中点電圧ｖｍがｖｂ２よりも小さい場合、第１の電気装置１０２から第２の電気装置１０６への直流電流が減少する。この直流電流が減少すると、第１の電気装置１０２の内部抵抗によってｖｂ１が上昇し、第２の電気装置１０６の内部抵抗によってｖｂ２が降下する。この結果、平均的な中点電圧ｖｍがｖｂ２と等しくなったところで直流電流の減少は停止する。
　以上は第１の電気装置１０２から第２の電気装置１０６へ直流電流が流れる前提で説明したが、直流電流は負であってもよい。この場合は、第２の電気装置１０６から第１の電気装置１０２へ直流電流が流れる。
　次に、具体的な電流値の求め方を説明する。
　平均的な中点電圧ｖｍが第２の電気装置１０６の電圧ｖｂ２と等しいと仮定すると、式（１）を得る。
ρｄ（ｖｄ１－Ｒ１・ｉｂ１）＝ｖｄ２－Ｒ２・ｉｂ２　　　・・・（１）
　一方、ハーフブリッジ回路１１０において電流ｉｂ２がデューティ比ρｄに従って配分されることから、式（２）を得る。
ｉｂ１＝－ρｄ・ｉｂ２　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（２）
　式（１）と式（２）を解くことで、デューティ比がρｄであるときの電流が式（３）で求まる。
ｉｂ１＝（ｖｄ１／（Ｒ２＋ρｄ２・Ｒ１））・ρｄ（ρｄ－ρ０）
ｉｂ２＝（－ｖｄ１／（Ｒ２＋ρｄ２・Ｒ１））・（ρｄ－ρ０）　・・・（３）
　ただし、ρ０＝ｖｄ２／ｖｄ１、すなわち、（第２の電気装置１０６の開回路電圧／第１の電気装置１０２の開回路電圧）である。
　次に、トランス１１２の二次側コイルに直流電流が流れ、平均的な中点電圧ｖｍがｖｂ２と等しくなっている状況において、デューティ比ρを第１の平滑回路１０５および第２の平滑回路１０９の遮断周波数より高い周波数で振動的に変動させることを想定する。すなわち、ｖｓをこの交流電圧として、式（４）が得られる。
ｖｍ＝ｖｂ２＋ｖｓ＋ｖｎ　　　　　　　　　　　　　　　・・・（４）
　第１の平滑回路１０５および第２の平滑回路１０９に含まれるキャパシタ１０４、１０８の容量が十分に大きいとキャパシタ１０４、１０８の電圧ｖｃ１、ｖｃ２は交流電圧にかかわらずｖｂ１、ｖｂ２に保たれるから、トランス１１２の二次側コイルにかかる電圧は式（５）となる。
ｖｔ２＝ｖｓ＋ｖｎ＝ρｖｂ１－ｖｂ２＋ｖｎ　　　　　　　・・・（５）
　ここで、トランス１１２の動作を考える。トランス一次側の電圧をｖｔ１、トランス一次側、二次側の交流電流をそれぞれｉｔ１、ｉｔ２とすると、式（６）、（７）が成立する。
（ｄ／ｄｔ）ｉｔ１＝（Ｌｔ２／（Ｌｔ１・Ｌｔ２－Ｍｔ２））・ｖｔ１－（Ｍｔ／（Ｌｔ１・Ｌｔ２－Ｍｔ２））・ｖｔ２　　　　　　　　　　　　　　・・・（６）
（ｄ／ｄｔ）ｉｔ２＝－（Ｍｔ／（Ｌｔ１・Ｌｔ２－Ｍｔ２））・ｖｔ１＋（Ｌｔ１／（Ｌｔ１・Ｌｔ２－Ｍｔ２））・ｖｔ２　　　　　　　　　　　　　　・・・（７）
　ただし、Ｌｔ１、Ｌｔ２はトランス１１２の一次側、二次側それぞれの自己インダクタンスであり、Ｍｔはトランス１１２の相互インダクタンスである。
　ここで、トランス１１２の一次側電圧ｖｔ１を、式（８）とする。
ｖｔ１＝ｖａ１・ｓｉｎωａｔ　　　　　　　　　　　　　　・・・（８）
　ただし、ｖａ１はトランス１１２の一次側電圧の振幅であり、ωａはトランス１１２の一次側電圧の角周波数である。このとき交流電圧ｖｓを、式（９）のように制御する。
ｖｓ＝ｖａ２・ｓｉｎ（ωａｔ＋θ）　　　　　　　　　　　・・・（９）
　ただし、ｖａ２は、トランス１１２の二次側交流電圧の振幅であり、θはトランス１１２の二次側交流電圧のトランス１１２の一次側電圧ｖｔ１に対する位相差である。
　式（９）を式（５）に代入し、さらに式（８）と合わせて式（６）に代入すると、式（１０）を得る。
（ｄ／ｄｔ）ｉｔ１＝（（Ｌｔ２・ｖａ１）／（Ｌｔ１・Ｌｔ２－Ｍｔ２））・ｓｉｎωａｔ－（（Ｍｔ・ｖａ２）／（Ｌｔ１・Ｌｔ２－Ｍｔ２））・ｓｉｎ（ωａｔ＋θ）－（Ｍｔ／（Ｌｔ１・Ｌｔ２－Ｍｔ２））・ｖｎ　　　　　　　　　　・・・（１０）
　ここで、ｖｎは高周波のリップルであるから、積分すると０となり、式（１１）を得る。
ｉｔ１＝－（（Ｌｔ２・ｖａ１）／（ωａ（Ｌｔ１・Ｌｔ２－Ｍｔ２）））・ｃｏｓωａｔ＋（（Ｍｔ・ｖａ２）／（ωａ（Ｌｔ１・Ｌｔ２－Ｍｔ２）））・ｃｏｓ（ωａｔ＋θ）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１１）
　このとき、第３の電気装置１１１の消費電力Ｐｂ３は、三角関数の直交性から式（１２）となり、位相θを制御することで第３の電気装置１１１への電力伝達を制御できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　同様に式（７）より、式（１３）を得る。
（ｄ／ｄｔ）ｉｔ２＝－（（Ｍｔ・ｖａ１）／（Ｌｔ１・Ｌｔ２－Ｍｔ２））・ｓｉｎωａｔ＋（（Ｌｔ１・ｖａ２）／（Ｌｔ１・Ｌｔ２－Ｍｔ２））・ｓｉｎ（ωａｔ＋θ）＋（Ｍｔ／（Ｌｔ１・Ｌｔ２－Ｍｔ２））・ｖｎ　　　　　　　　・・・（１３）
　ｖｎは高周波のリップルであるから、積分すると０となり、式（１４）を得る。
ｉｔ２＝（（Ｍｔ・ｖａ１）／（ωａ（Ｌｔ１・Ｌｔ２－Ｍｔ２）））・ｃｏｓωａｔ－（（Ｌｔ１・ｖａ２）／（ωａ（Ｌｔ１・Ｌｔ２－Ｍｔ２）））・ｃｏｓ（ωａｔ＋θ）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１４）
　今、トランス１１２の二次側の交流電流ｉｔ２はスイッチング周波数よりも十分に滑らかであるから、ハーフブリッジ回路１１０の平滑回路１０５側への電流は、デューティ比ρに従って配分される。すなわち、ハーフブリッジ回路１１０の平滑回路１０５側への電流はρ・ｉｔ２である。
　式（５）および式（９）から、式（１５）が得られる。
ρ＝ρｄ＋ρａ・ｓｉｎ（ωａｔ＋θ）＝（ｖｂ２／ｖｂ１）＋（ｖａ２／ｖｂ１）・ｓｉｎ（ωａｔ＋θ）　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１５）
　ここで、ρａ＝ｖｂ２／ｖｂ１、すなわち（第２の電気装置１０６の電圧／第１の電気装置１０２の電圧）である。
　平滑回路１０５の作用により、交流電流は平滑されるから、第１の電気装置１０２へ流れる電流は直流電流を除いて、式（１６）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　直流電流と合わせると、第１の電気装置１０２から電力変換装置１０１へ流入する電力Ｐｂ１は、式（１７）となる。
Ｐｂ１＝（（ｖｂ２・ｖｄ１）／（Ｒ２＋ρｄ２・Ｒ１））・（ρｄ－ρ０）－（（Ｍｔ・ｖａ１・ｖａ２）／（２ωａ（Ｌｔ１・Ｌｔ２－Ｍｔ２）））・ｓｉｎθ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１７）
　第２の電気装置１０６から電力変換装置１０１へ流入する電力Ｐｂ２は、式（１８）となる。
Ｐｂ２＝－（（ｖｂ２・ｖｄ１）／（Ｒ２＋ρｄ２・Ｒ１））・（ρｄ－ρ０）＝－Ｐｂ１－Ｐｂ３　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１８）
　以上説明したように、デューティ比ρの直流成分ρｄと、デューティ比ρの交流成分の位相θをそれぞれ制御することで、第１の電気装置１０２、第２の電気装置１０６および第３の電気装置１１１間の電力伝達を任意かつ双方向に制御できる。
　なお、請求の範囲のデューティ比の不変成分は、デューティ比ρの直流成分ρｄである。デューティ比の変動成分は、デューティ比ρの交流成分である。
　次に、電力変換装置１０１のデューティ比の制御方法を図２に基づいて説明する。
　図２はハーフブリッジ回路１１０のスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２の導通、非導通と、デューティ比ρ、および第３の電気装置の電圧、すなわちトランス１１２の一次側の電圧ｖｔ１の波形を示したものである。デューティ比の中心ρｄと、位相差θを変化させることで、第１の電気装置から第３の電気装置の間での電力授受が制御される。
　なお、図２においてＡは「第２の電気装置への電力制御量」であり、Ｂは「第３の電気装置からの電力制御量」である。
　次に、電力変換装置１０１の各制御量と、第１の電気装置１０２、第２の電気装置１０６、および第３の電気装置１１１の間の電力伝達の関係を図３に基づいて説明する。
　図３は、デューティ比の中心ρｄと位相差θに対し、各電気装置への電力がどのように授受されるかを示した図である。図３の横軸はｓｉｎθ、図３の縦軸はρｄであり、図３中の曲線はＰｂ１＝０である。
　図３においてＣは「第２の電気装置への電力大」であり、Ｄは「第３の電気装置からの電力大」である。また、ρ０＝ｖｄ２／ｖｄ１である。
　図３の曲線より上側では、第１の電気装置１０２から他の電気装置へと電力が流出する。図３の曲線より下側では第１の電気装置１０２へ他の電気装置から電力が流入する。
　図３のρｄ＜ρ０の領域では、第２の電気装置１０６から他の電気装置へと電力が流出する。図３のρｄ＞ρ０の領域では、第２の電気装置１０６へ他の電気装置から電力が流入する。
　図３のｓｉｎθ＞０の領域では、第３の電気装置１１１から他の電気装置へと電力が流出する。図３のｓｉｎθ＜０の領域では、第３の電気装置１１１へ他の電気装置から電力が流入する。
　次に、電力変換装置１０１の制御器１１３の構成例を図４に基づいて説明する。
　図４は、制御器１１３の一例を示したブロック図である。
　実施の形態１に示す制御器１１３は、矩形波発生部１１４と積分回路１１５とから成る三角波生成部１１６と、比較器１１８とを備える。
　矩形波発生部１１４は、ハーフブリッジ回路１１０のスイッチング素子Ｓ１およびＳ２を制御するスイッチング周波数の矩形波を生成する。積分回路１１５は矩形波発生部１１４からの矩形波を三角波へ変換する。
　積分回路１１５の出力である三角波は、比較器１１８によって入力信号１１７と比較され、ハーフブリッジ回路１１０を制御する相補的な信号を生成する。
　この構成によれば、デューティ比が入力信号１１７に比例するため、例えば入力信号１１７をマイクロコントローラ等で生成することで、電力変換装置１０１のハーフブリッジ回路１１０の制御を実現することができる。
　具体的には、入力信号１１７を所望のデューティ比ρに比例するようにすることで、デューティ比ρを、所望の位相を持つ交流成分に所望の大きさの直流が重畳した波形となるように制御することができる。
　実施の形態１の電力変換装置１０１において、第１の平滑回路１０５は、図１の構成図で説明したキャパシタとインダクタの組み合わせに限るものではない。同様な平滑機能を持つ回路であれば、任意のものが適用できる。
　第１の電気装置１０２、第２の電気装置１０６は、例えば照明、直流電動機、インバータ等の直流負荷であってよい。あるいは直流発電機、コンバータ、太陽電池等の直流電源であってもよい。さらに、蓄電池やキャパシタ等の蓄電素子であってもよい。
　図５に第１の電気装置１０２または第２の電気装置１０６が蓄電素子の例として、第２の電気装置１０６が蓄電素子である具体例を示す。
　第１の電気装置１０２または第２の電気装置１０６が蓄電素子であるとき、蓄電素子自体が平滑機能を有するため、この蓄電素子が対応する平滑回路を兼ねてもよい。
　図５では、第２の電気装置１０６が蓄電素子であり、図１の第２の平滑回路１０６を兼ねている。
　あるいは、非特許文献の「Ｍ．Ｕｎｏ　ａｎｄ　Ｋ．Ｔａｎａｋａ，“Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｈｉｇｈ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｈａｒｇｅ－ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｃｙｃｌｉｎｇ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ｃｅｌｌ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｅｑｕａｌｉｚｅｒｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｌｉｆｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎ　ｃｅｌｌｓ，”ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌ．，ｖｏｌ．６０，ｎｏ．４，ｐｐ．１５０５－１５１６，２０１１．」に記載されているように、電力変換装置１０１のデューティ比ρの変動成分の周波数を、蓄電池電極界面の電気二重層容量が支配的になる値に設定することで、蓄電池の充放電に伴う劣化を抑制できる。
　さらに望ましくは、電力変換装置１０１のデューティ比ρの変動成分の周波数を蓄電池の内部インピーダンスが最小となる周波数近傍に設定することで、蓄電池の発熱を押さえ、また蓄電池の充放電に伴う電力損失を最小にすることができる。
　第３の電気装置１１１は、例えば商用交流系統であってよい。またコンバータ、交流電動機等の交流負荷であってもよい。あるいは交流発電機、インバータ等の交流電源であってもよい。
　ハーフブリッジ回路１１０のスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２は、望ましくは電力用ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ　Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）やＩＧＢＴ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　ｇａｔｅ　ｂｉｐｏｌａｒ　ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等である。しかし、通常のトランジスタであってよい。
　制御器１１３は、望ましくは第１から第３の電気装置の電流、電圧、または電力を測定し、それらが所望の値を取るようにデューティ比の中心ρ０と、位相差θを調整する機構を設けてもよい。この機構は、例えばマイクロコントローラのソフトウェアとして実装されてもよい。
　また、制御器１１３は、図４に示した回路に限られるものではなく、例えばハーフブリッジ回路１１０に入力する信号を直接デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｉｇｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ））などで生成することもできる。
　なお、請求の範囲のブリッジ回路は、ハーフブリッジ回路１１０である。
　実施の形態１の電力変換装置１０１において、第１の電気装置１０２は直流電流によって動作するため、第１の電気装置１０２への電力伝達を０とすることで、第２の電気装置１０６と第３の電気装置１１１との双方向の電力伝達を行うと共に、第１の電気装置１０２への電流を遮断することが可能である。
　あるいは、第２の電気装置１０６への電力伝達を０とすることで、第１の電気装置１０２と第３の電気装置１１１との双方向の電力伝達を行うと共に、第２の電気装置１０６への電流を遮断することが可能である。
　これにより、例えば無停電電源装置等の用途において、第１の電気装置１０２と第２の電気装置１０６として蓄電池を用いることで、一方の蓄電池で装置の運用を継続すると共に、他方の蓄電池の交換や保守を行うことができる。
　あるいは第３の電気装置１１１との電力授受に影響を与えることなく、第１の電気装置１０２と第２の電気装置１０６との間で電流をやり取りすることができる。これを利用して、例えば蓄電池システムの運用を継続すると共に、２つの蓄電池の間で蓄電量を調整することができる。あるいは蓄電池システムの運用を継続すると共に一方の蓄電池を所定の電流パターンで動作させることで、蓄電池の診断を行うことができる。
　さらには、第１の電気装置１０２と第２の電気装置１０６との間で周期的に電力を授受することで、例えば蓄電池システムの運用を継続すると共に蓄電池を昇温させることができる。
　以上説明したように、実施の形態１の電力変換装置は、第１の電気装置に接続された第１の平滑回路と、第２の電気装置に接続された第２の平滑回路と、第１の平滑回路に接続された第１のブリッジ回路と、第３の電気装置が一次側に接続され、第１のブリッジ回路と第２の平滑回路とが二次側に接続されたトランスと、ブリッジ回路をスイッチング制御する制御器を備え、制御器はブリッジ回路のデューティ比を第１および第２の平滑回路の遮断周波数よりも高い周波数で変動させ、デューティ比の不変成分を制御し、第１の電気装置と第２の電気装置との間で流れる直流電流を制御すると同時に、デューティ比の変動成分の位相を制御するものである。したがって、小型かつ軽量な構成において、３つ以上の電気装置間の電力伝達の制御を可能とし、効率の良い電力伝達を実現することができる。
実施の形態２．
　実施の形態２の電力変換装置は、実施の形態１の電力変換装置において、第２の平滑回路のキャパシタと、トランスの二次側自己インダクタンスとの共振効果を利用する構成にしたものである。
　実施の形態２の電力変換装置は、実施の形態１の電力変換装置１０１と同じ構成であるため、図１に基づいて、実施の形態１との差異を中心に説明する。
　実施の形態２の電力変換装置において、第２の平滑回路１０９に含まれるキャパシタ１０８は、トランス１１２の二次側自己インダクタンスと合わせて、交流電圧の周波数において共振効果を利用するように設計される。具体的には、トランス１１２の二次側にかかる電圧の変動の振幅が第１の電気装置１０２の電圧より大きくなるように、トランス１２の二次側自己インダクタンスと第１のキャパシタ１０８の容量を選択する。
　実施の形態１の電力変換装置では、トランス１１２の二次側電圧は－ｖｂ２からｖｂ１－ｖｂ２の範囲に制限される。このためトランス１１２の二次側にかかる交流電圧の振幅を任意に大きくとることができない。
　第３の電気装置１１１の最大電力は、交流電圧の振幅に比例するから、実施の形態１の電力変換装置は、第３の電気装置１１１との電力伝達に関して制約がある。
　実施の形態２の電力変換装置では、キャパシタ１０８とトランス１１２の二次側自己インダクタンスとの共振効果を利用することにより、電力伝達に関する制約を緩和する。その結果、実施の形態２の電力変換装置は、実施の形態１の電力変換装置と比較して、より大きな電力を第３の電気装置１１１との間で授受できる。
　以下、キャパシタ１０８とトランス１１２の二次側自己インダクタンスとの共振の効果について説明する。
　キャパシタ１０８の電圧をｖｃ２とすると、トランス１１２の二次側電圧ｖｔ２は、式（１９）で表される。
ｖｔ２＝ｖｓ＋ｖｎ＝ｖｍ－ｖｃ２＋ｖｎ　　　　　　　　・・・（１９）
　ここで、キャパシタ１０８の容量をＣ２とすると、交流のｖｍに対するｖｓの応答は、式（２０）で表される。
（ｄ／ｄｔ）ｖｓ＝（ｄ／ｄｔ）ｖｍ－（ｄ／ｄｔ）ｖｃ２＝（ｄ／ｄｔ）ｖｍ－（１／Ｃ２）・ｉｔ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（２０）
式（２０）を式（７）と連立させると、式（２１）を得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ただし、β＝Ｍｔ／（（Ｌｔ１・Ｌｔ２－Ｍｔ２））、γ＝Ｌｔ１／（（Ｌｔ１・Ｌｔ２－Ｍｔ２））である。
　式（２１）を解くと、式（２２）を得る。
ｉｔ２＝（（ωａ・β・ｖａ１）／（ωａ２－γ／Ｃ２））・ｃｏｓωａｔ－（（ωａ・γ・ｖａ２）／（ωａ２－γ／Ｃ２））・ｃｏｓ（ωａｔ＋θ）　　・・・（２２）
　また、トランスの方程式から、式（２３）を得る。
ｉｔ１＝－（ｖａ１／（ωａ・Ｌｔ１））・ｃｏｓωａｔ－（（Ｍｔ／Ｌｔ１）・（ωａ・β・ｖａ１）／（ωａ２－γ／Ｃ２））・ｃｏｓωａｔ＋（（Ｍｔ／Ｌｔ１）・（ωａ・γ・ｖａ２）／（ωａ２－γ／Ｃ２））・ｃｏｓ（ωａｔ＋θ）　　・・・（２３）
　実施の形態１と同様に、第３の電気装置１１１における消費電力を計算すると、式（２４）を得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　実施の形態１における第３の電気装置１１１の消費電力Ｐｂ３の最大値は式（１２）から、
（Ｍｔ・ｖａ１・ｖａ２）／（２ωａ（Ｌｔ１・Ｌｔ２－Ｍｔ２））
である。
　一方、実施の形態２における第３の電気装置１１１の消費電力Ｐｂ３の最大値は、式（２４）から、
（（ωａ２）／（ωａ２－γ／Ｃ２））・（（Ｍｔ・ｖａ１・ｖａ２）／（２ωａ（Ｌｔ１・Ｌｔ２－Ｍｔ２）））
である。
　したがって、キャパシタ１０８とトランス１１２の共振周波数√（γ／Ｃ２）がωａに一致するか、少なくとも近くなるようにＣ２を設定することで、第３の電気装置１１１の消費電力Ｐｂ３の最大値を任意に大きくすることができる。
　結果として、実施の形態２の電力変換装置は、実施の形態１の電力変換装置の効果に加え、より大きな電力を第３の電気装置との間で伝達できる。
　なお、実施の形態２の電力変換装置では、第２の平滑回路１０９とトランス１１２との共振効果を利用しているが、第１の平滑回路１０５とトランス１１２との共振効果を利用してもよい。あるいは第１の平滑回路１０５と第２の平滑回路１０９との両方用いて共振効果を利用してもよい。
　以上説明したように、実施の形態２の電力変換装置は、実施の形態１の電力変換装置の第２の平滑回路のキャパシタと、トランスの二次側自己インダクタンスとの共振効果を利用する構成にしたものである。したがって、実施の形態２の電力変換装置は、実施の形態１と同様に小型かつ軽量な構成において、３つ以上の電気装置間の電力伝達の制御を可能とし、効率の良い電力伝達を実現することができる。さらに、より大きな電力を第３の電気装置との間で伝達できる。
実施の形態３．
　実施の形態３の電力変換装置は、実施の形態１の電力変換装置に、トランスの二次側と第２の平滑回路を接続する第２のハーフブリッジ回路を追加する構成としたものである。
　以下、実施の形態３の電力変換装置について、電力変換装置の構成図である図６に基づいて、実施の形態１との差異を中心に説明する。図６において、実施の形態１の図１と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
　なお、実施の形態１と区別するため、電力変換装置２０１、および制御器２１３としている。
　まず、電力変換装置２０１の構成を図６に基づいて説明する。
　実施の形態１の電力変換装置１０１との構成の違いは、トランス１１２の二次側と第２の平滑回路１０９との間に第２のハーフブリッジ回路２０２を接続したことである。第２のハーフブリッジ回路２０２は、スイッチング素子Ｓ３とＳ４とから構成される。
　さらに、制御器２１３は第１のハーフブリッジ回路１１０と第２のハーフブリッジ回路２０２に接続されており、第１のハーフブリッジ回路１１０のスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２および第２のハーフブリッジ回路２０２のスイッチング素子Ｓ３、Ｓ４を制御する。
　実施の形態３の電力変換装置２０１において、第１のハーフブリッジ回路１１０を構成するスイッチング素子Ｓ１とＳ２は相補的に駆動される。また第２のハーフブリッジ回路２０２を構成するスイッチング素子Ｓ３とＳ４もまた相補的に駆動される。
　スイッチング素子Ｓ１とＳ２をデューティ比ρ１でＰＷＭ制御することで第１のハーフブリッジ回路１１０の平均的な中点電位をｖｍ１＝ρ１・ｖｂ１とすることができる。同様にスイッチング素子Ｓ３とＳ４をデューティ比ρ２でＰＷＭ制御することで、第２のハーフブリッジ回路２０２の平均的な中点電位をｖｍ２＝ρ２・ｖｂ２とすることができる。デューティ比ρ１とρ２には、相補的な変動成分が重畳される。
　実施の形態１の電力変換装置１０１では、第１のハーフブリッジ回路１１０の平均的な中点電位をｖｄ１より下げることはできるが、ｖｄ１より上げることはできない。したがって、第１の電気装置１０２から第２の電気装置１０６へと電力を伝達するためには、第１の電気装置１０２の開回路電圧ｖｄ１が、第２の電気装置１０６の開回路電圧ｖｄ２よりも高くなければならない。
　実施の形態３の電力変換装置２０１においては、第２のハーフブリッジ回路２０２の平均的な中点電位をｖｄ２より下げることができるため、第１の電気装置１０２の開回路電圧ｖｄ１が、第２の電気装置１０６の開回路電圧ｖｄ２よりも高いかどうかにかかわらず、第１の電気装置１０２から第２の電気装置１０６へと双方向に電力を伝達することができる。
　また、デューティ比ρ１あるいはρ２の少なくともいずれか一方を、第１の平滑回路１０５または第２の平滑回路１０９のカットオフ周波数より高い周波数で振動させることで、第３の電気装置１１１との間でも電力の伝達ができる。
　実施の形態３の電力変換装置２０１は、実施の形態２の電力変換装置のように、第１の平滑回路１０５に含まれるキャパシタ１０４または第２の平滑回路１０９に含まれるキャパシタ１０８の少なくともいずれか一方と、トランス１１２の二次側自己インダクタンスとの共振効果を利用する構成としてもよい。この構成により、実施の形態２の電力変換装置と同様に、より大きな電力を第３の電気装置１１１との間で伝達できる。
　以上説明したように、実施の形態３の電力変換装置は、実施の形態１の電力変換装置に、トランスの二次側と第２の平滑回路を接続する第２のハーフブリッジ回路を追加する構成としたものである。したがって、実施の形態３の電力変換装置は、実施の形態１と同様に小型かつ軽量な構成において、３つ以上の電気装置間の電力伝達の制御を可能とし、効率の良い電力伝達を実現することができる。さらに、第１の電気装置の開回路電圧が、第２の電気装置の開回路電圧よりも高いかどうかにかかわらず、第１の電気装置から第２の電気装置へと双方向に電力を伝達することができる。
実施の形態４．
　実施の形態４の電力変換装置は、実施の形態１の電力変換装置の第３の電気装置を直流動作とすると共に、第３の電気装置に接続する第３の平滑回路と、第３の平滑回路に接続された第３および第４のハーフブリッジ回路をトランスの一次側に接続する構成としたものである。
以下、実施の形態４の電力変換装置について、電力変換装置の構成図である図７に基づいて、実施の形態１との差異を中心に説明する。図７において、実施の形態１の図１と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
　なお、実施の形態１と区別するため、電力変換装置３０１、第３の電気装置３０２、および制御器３１３としている。
　まず、電力変換装置３０１の構成を図７に基づいて説明する。
　実施の形態１の電力変換装置１０１との構成の違いは、トランス１１２の一次側の構成である。
　第３の平滑回路３０５は第３の電気装置３０２に接続され、第３の平滑回路３０５に第３のハーフブリッジ回路３０６および第４のハーフブリッジ回路３０７が接続されている。トランス１１２の一次側は第３のハーフブリッジ回路３０６および第４のハーフブリッジ回路３０７に接続されている。
　第３の平滑回路３０５は、第３のインダクタ３０３および第３のキャパシタ３０４で構成される。第３のハーフブリッジ回路３０６は、スイッチング素子Ｓ５とＳ６とから構成され、第４のハーフブリッジ回路３０７は、スイッチング素子Ｓ７とＳ８とから構成される。
　さらに、制御器３１３は第１のハーフブリッジ回路１１０、第３のハーフブリッジ回路３０６および第４のハーフブリッジ回路３０７に接続されている。そして制御器３１３は、第１のハーフブリッジ回路１１０、第３のハーフブリッジ回路３０６および第４のハーフブリッジ回路３０７のそれぞれのスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ５、Ｓ６、およびＳ７、Ｓ８を制御する。
　なお、図７において、ｉｂ３は第３の電気装置３０２から電力変換装置３０１への流入電流である。ｖｂ３は第３の電気装置３０２の電圧、ｖｄ３は開回路電圧、Ｒ３は内部抵抗である。ｖｃ３はキャパシタ３０４の電圧、ｖｍ３は第３のハーフブリッジ回路３０６の平均的な中点電位、ｖｍ４は第４のハーフブリッジ回路３０７の平均的な中点電位である。
　実施の形態４の電力変換装置３０１において、制御器３１３は、実施の形態１に記載の電力変換装置１０１と同様に第１のハーフブリッジ回路１１０を、第１の電気装置１０２と第２の電気装置１０６の間で直流電流を伝達すると共に、トランス１１２の二次側にスイッチング周波数より低い周波数の交流電流を流すように制御する。
　同時に制御器３１３は、実施の形態１の第３の電気装置１１１と同様な交流電流をトランス１１２の一次側に発生させるように第３のハーフブリッジ回路３０６と第４のハーフブリッジ回路３０７を制御する。
　実施の形態４の電力変換装置３０１によれば、３つの直流動作する電気装置の間で、任意に電力をやり取りすることが可能である。さらに実施の形態４の電力変換装置３０１においては、トランス１１２の動作周波数を任意に選ぶことが可能であり、これを高い周波数に設定することでトランス１１２を小型化することができる。
　実施の形態４の電力変換装置３０１は、実施の形態２の電力変換装置のように、第１の平滑回路１０５に含まれるキャパシタ１０４または第２の平滑回路１０９に含まれるキャパシタ１０８の少なくともいずれか一方と、トランス１１２の二次側自己インダクタンスとの共振効果を利用する構成としてもよい。この構成にすることで、実施の形態２の電力変換装置と同様に、より大きな電力を第３の電気装置との間で伝達することができる。
　実施の形態４の電力変換装置３０１において、第３の電気装置は、例えば照明、直流電動機、インバータ等の直流負荷であってよい。あるいは直流発電機、コンバータ、太陽電池等の直流電源であってもよい。さらに、蓄電池やキャパシタ等の蓄電素子であってもよい。第３の電気装置が蓄電素子であるときは、蓄電池自体が平滑機能を有するため、第３の平滑回路３０５は省略されてもよい。
　以上説明したように、実施の形態４の電力変換装置は、実施の形態１の電力変換装置の第３の電気装置を直流動作とすると共に、第３の電気装置に接続する第３の平滑回路と、第３の平滑回路に接続された第３および第４のハーフブリッジ回路をトランスの一次側に接続する構成としたものである。したがって、実施の形態４の電力変換装置は、実施の形態１と同様に小型かつ軽量な構成において、３つ以上の電気装置間の電力伝達の制御を可能とし、効率の良い電力伝達を実現することができる。さらに、３つの直流動作する電気装置の間で、任意に電力をやり取りすることが可能であり、トランスの動作周波数を任意に選ぶことができ、高い周波数に設定することでトランスを小型化できる。
実施の形態５．
　実施の形態５の電力変換装置は、実施の形態３の電力変換装置に対して、第３の電気装置を直流動作とすると共に、第３の電気装置に接続する第３の平滑回路と、第３の平滑回路に接続された第３および第４のハーフブリッジ回路をトランスの一次側に接続する構成としたものである。
　以下、実施の形態５の電力変換装置について、電力変換装置の構成図である図８に基づいて、実施の形態３との差異を中心に説明する。図８において、実施の形態１の図１あるいは実施の形態３の図６と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
　なお、実施の形態１、３と区別するため、電力変換装置４０１、第３の電気装置３０２、および制御器４１３としている。
　まず、電力変換装置４０１の構成を図８に基づいて説明する。
　実施の形態３の電力変換装置２０１との構成の違いは、トランス１１２の一次側の構成である。
　第３の平滑回路３０５は第３の電気装置３０２に接続され、第３の平滑回路３０５は、第３のハーフブリッジ回路３０６および第４のハーフブリッジ回路３０７に接続されている。トランス１１２の一次側は第３のハーフブリッジ回路３０６および第４のハーフブリッジ回路３０７に接続されている。
　第３の平滑回路３０５は、第３のインダクタ３０３および第３のキャパシタ３０４で構成される。第３のハーフブリッジ回路３０６は、スイッチング素子Ｓ５とＳ６とから構成され、第４のハーフブリッジ回路３０７は、スイッチング素子Ｓ７とＳ８とから構成される。
　さらに、制御器４１３は第１のハーフブリッジ回路１１０、第２のハーフブリッジ回路２０２、第３のハーフブリッジ回路３０６および第４のハーフブリッジ回路３０７に接続されている。そして制御器３１３は、第１のハーフブリッジ回路１１０から第４のハーフブリッジ回路３０７のそれぞれのスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２からスイッチング素子Ｓ７、Ｓ８を制御する。
　実施の形態５の電力変換装置４０１によれば、３つの直流動作する電気装置の間で、任意に電力をやり取りすることが可能である。さらに実施の形態５の電力変換装置４０１は、トランス１１２の動作周波数を任意に選ぶことが可能であり、これを高い周波数に設定することでトランス１１２を小型化することができる。
　実施の形態５の電力変換装置４０１は、第１の電気装置１０２の開回路電圧ｖｄ１が、第２の電気装置１０６の開回路電圧ｖｄ２よりも高いかどうかにかかわらず、第１の電気装置１０２から第２の電気装置１０６へと双方向に電力を伝達することができる。
　実施の形態５の電力変換装置４０１は、第２の実施形態に記載の電力変換装置のように、第１の平滑回路１０５に含まれるキャパシタ１０４または第２の平滑回路１０９に含まれるキャパシタ１０８の少なくともいずれか一方と、トランス１１２の二次側自己インダクタンスとの共振効果を利用する構成としてもよい。この構成とすることで、実施の形態２の電力変換装置と同様に、より大きな電力を第３の電気装置との間で伝達できる。
　以上説明したように、実施の形態５の電力変換装置は、実施の形態３の電力変換装置に対して、第３の電気装置を直流動作とすると共に、第３の電気装置に接続する第３の平滑回路と、第３の平滑回路に接続された第３および第４のハーフブリッジ回路をトランスの一次側に接続する構成としたものである。したがって、実施の形態５の電力変換装置は、実施の形態１と同様に小型かつ軽量な構成において、３つ以上の電気装置間の電力伝達の制御を可能とし、効率の良い電力伝達を実現することができると共に、第１の電気装置の開回路電圧と第２の電気装置の開回路電圧の高低にかかわらず、第１の電気装置から第２の電気装置へと双方向に電力を伝達することができる。また、３つの直流動作する電気装置の間で、任意に電力をやり取りすることができる。さらに、トランスの動作周波数を任意に選択することができ、高い周波数に設定することでトランスを小型化できる。
実施の形態６．
　実施の形態６の電力変換装置は、実施の形態１の電力変換装置の第３の電気装置を直流動作とすると共に、さらに第４の電気装置（直流動作）を接続し、第３の電気装置に接続した第３の平滑回路と第３のハーフブリッジ回路、および第４の電気装置に接続した第４の平滑回路をトランスの一次側に接続する構成としたものである。
以下、実施の形態６の電力変換装置について、電力変換装置の構成図である図９に基づいて、実施の形態１との差異を中心に説明する。図９において、実施の形態１の図１と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
　なお、実施の形態１と区別するため、電力変換装置５０１、第４の電気装置５０２、および制御器５１３としている。
　まず、電力変換装置５０１の構成を図９に基づいて説明する。
　実施の形態１の電力変換装置１０１との構成の違いは、トランス１１２の一次側の構成である。
　第３の平滑回路３０５は第３の電気装置３０２に接続され、第３の平滑回路３０５に第３のハーフブリッジ回路３０６が接続されている。
　電力変換装置５０１には、第４の電気装置５０２が接続され、この第４の電気装置５０２には、第４の平滑回路が接続されている。
　トランス１１２の一次側は、第３のハーフブリッジ回路３０６と第４の平滑回路に接続されている。
　第３の平滑回路３０５は、第３のインダクタ３０３および第３のキャパシタ３０４で構成される。第３のハーフブリッジ回路３０６は、スイッチング素子Ｓ５とＳ６とから構成される。第４の平滑回路５０５は、第４のインダクタ５０３および第４のキャパシタ５０４で構成される。
　さらに、制御器５１３は第１のハーフブリッジ回路１１０、および第３のハーフブリッジ回路３０６に接続されている。そして制御器５１３は、第１のハーフブリッジ回路１１０、および第３のハーフブリッジ回路３０６のそれぞれのスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２、およびＳ５、Ｓ６を制御する。
　なお、図９において、ｉｂ４は第４の電気装置５０２から電力変換装置５０１への流入電流である。ｖｂ４は第４の電気装置５０２の電圧、ｖｄ４は開回路電圧、Ｒ４は内部抵抗、ｖｃ４はキャパシタ５０４の電圧である。
　実施の形態６の電力変換装置５０１は、小型かつ軽量な構成において、４つの電気装置の間で任意かつ双方向に電力を伝達することが可能である。
　実施の形態６の電力変換装置５０１は、トランス１１２の動作周波数を任意に選ぶことが可能であり、これを高い周波数に設定することでトランス１１２を小型化できる。
　実施の形態６の電力変換装置５０１は、第１の平滑回路１０５に含まれるキャパシタ１０４または第２の平滑回路１０９に含まれるキャパシタ１０８の少なくともいずれか一方と、トランス１１２の二次側自己インダクタンスとの共振効果を利用する構成としてもよい。
　また、実施の形態６の電力変換装置５０１は、第３の平滑回路３０５に含まれるキャパシタ３０４または第４の平滑回路５０５に含まれるキャパシタ５０４の少なくともいずれか一方と、トランス１１２の一次側自己インダクタンスとの共振効果を利用する構成としてもよい。
　このような構成とすることで、より大きな電力を第１の電気装置１０２、第２の電気装置１０６と第３の電気装置３０２、第４の電気装置５０２との間で伝達できる。
　実施の形態６の電力変換装置５０１において、第４の電気装置は、例えば照明、直流電動機、インバータ等の直流負荷であってよい。あるいは直流発電機、コンバータ、太陽電池等の直流電源であってもよい。さらに、蓄電池やキャパシタ等の蓄電素子であってもよい。第４の電気装置が蓄電素子であるとき、蓄電池自体が平滑機能を有するため、第４の平滑回路５０５は省略されてもよい。
　以上説明したように、実施の形態６の電力変換装置は、実施の形態１の電力変換装置の第３の電気装置を直流動作とすると共に、さらに第４の電気装置（直流動作）を接続し、第３の電気装置に接続する第３の平滑回路と第３のハーフブリッジ回路、および第４の電気装置に接続した第４の平滑回路をトランスの一次側に接続する構成としたものである。したがって、実施の形態６の電力変換装置は、実施の形態１と同様に小型かつ軽量な構成において、３つ以上の電気装置間の電力伝達の制御を可能とし、効率の良い電力伝達を実現することができる。また、４つの直流動作する電気装置の間で、任意に電力をやり取りすることができる。さらに、トランスの動作周波数を任意に選択でき、高い周波数に設定することでトランスを小型化できる。
実施の形態７．
　実施の形態７の電力変換装置は、実施の形態３の電力変換装置の第３の電気装置を直流動作とすると共に、さらに第４の電気装置（直流動作）を接続し、第３の電気装置に接続した第３の平滑回路と第３のハーフブリッジ回路、および第４の電気装置に接続した第４の平滑回路をトランスの一次側に接続する構成としたものである。
　以下、実施の形態７の電力変換装置について、電力変換装置の構成図である図１０に基づいて、実施の形態３との差異を中心に説明する。図１０において、実施の形態１の図１あるいは実施の形態３の図６と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
　なお、実施の形態１、３と区別するため、電力変換装置６０１、第３の電気装置３０２、第４の電気装置５０２および制御器６１３としている。
　まず、電力変換装置６０１の構成を図１０に基づいて説明する。
　実施の形態３の電力変換装置２０１との構成の違いは、トランス１１２の一次側の構成である。
　第３の平滑回路３０５は第３の電気装置３０２に接続され、第３の平滑回路３０５に第３のハーフブリッジ回路３０６が接続されている。
　電力変換装置６０１には、第４の電気装置５０２が接続され、この第４の電気装置５０２には、第４の平滑回路が接続されている。
　トランス１１２の一次側は、第３のハーフブリッジ回路３０６と第４の平滑回路に接続されている。
　第３の平滑回路３０５は、第３のインダクタ３０３および第３のキャパシタ３０４で構成される。第３のハーフブリッジ回路３０６は、スイッチング素子Ｓ５とＳ６とから構成される。第４の平滑回路５０５は、第４のインダクタ５０３および第４のキャパシタ５０４で構成される。
　さらに、制御器６１３は第１のハーフブリッジ回路１１０、第２のハーフブリッジ回路２０２、および第３のハーフブリッジ回路３０６に接続されている。そして制御器３１３は、第１のハーフブリッジ回路１１０から第３のハーフブリッジ回路３０６のそれぞれのスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２からスイッチング素子Ｓ５、Ｓ６を制御する。
　実施の形態７の電力変換装置６０１によれば、４つの直流動作する電気装置の間で、任意に電力をやり取りすることが可能である。さらに実施の形態７の電力変換装置６０１は、トランス１１２の動作周波数を任意に選択することが可能であり、これを高い周波数に設定することでトランス１１２を小型化することができる。
　実施の形態７の電力変換装置６０１は、第１の電気装置１０２の開回路電圧ｖｄ１が、第２の電気装置１０６の開回路電圧ｖｄ２よりも高いかどうかにかかわらず、第１の電気装置１０２から第２の電気装置１０６へと双方向に電力を伝達することができる。
　実施の形態７の電力変換装置６０１は、第１の平滑回路１０５に含まれるキャパシタ１０４、または第２の平滑回路１０９に含まれるキャパシタ１０８の少なくともいずれか一方と、トランス１１２の二次側自己インダクタンスとの共振効果を利用する構成としてもよい。
　また、実施の形態７の電力変換装置６０１は、第３の平滑回路３０５に含まれるキャパシタ３０４、または第４の平滑回路５０５に含まれるキャパシタ５０４の少なくともいずれか一方と、トランス１１２の一次側自己インダクタンスとの共振効果を利用する構成としてもよい。
　このような構成にすることで、より大きな電力を第１の電気装置１０２、第２の電気装置１０６と第３の電気装置３０２、第４の電気装置５０２との間で伝達できる。
　以上説明したように、実施の形態７の電力変換装置は、実施の形態３の電力変換装置に対して、第３の電気装置を直流動作とすると共に、さらに第４の電気装置（直流動作）を接続し、第３の電気装置に接続した第３の平滑回路と第３のハーフブリッジ回路、および第４の電気装置に接続した第４の平滑回路をトランスの一次側に接続する構成としたものである。したがって、実施の形態７の電力変換装置は、実施の形態１と同様に小型かつ軽量な構成において、３つ以上の電気装置間の電力伝達の制御を可能とし、効率の良い電力伝達を実現することができると共に、第１の電気装置の開回路電圧と第２の電気装置の開回路電圧の高低にかかわらず、第１の電気装置から第２の電気装置へと双方向に電力を伝達することができる。また、４つの直流動作する電気装置の間で、任意に電力をやり取りすることができる。さらに、トランスの動作周波数を任意に選択することができ、高い周波数に設定することでトランスを小型化できる。
実施の形態８．
　実施の形態８の電力変換装置は、実施の形態３の電力変換装置の第３の電気装置を直流動作とすると共に、さらに第４の電気装置（直流動作）を接続し、第３の電気装置に接続した第３の平滑回路と第３のハーフブリッジ回路、および第４の電気装置に接続した第４の平滑回路と第４のハーフブリッジ回路をトランスの一次側に接続する構成としたものである。
　以下、実施の形態８の電力変換装置について、電力変換装置の構成図である図１１に基づいて、実施の形態３との差異を中心に説明する。図１１において、実施の形態１の図１あるいは実施の形態３の図６と同一あるいは相当部分は、同一の符号を付している。
　なお、実施の形態１、３と区別するため、電力変換装置７０１、第３の電気装置３０２、第４の電気装置５０２および制御器７１３としている。
　まず、電力変換装置７０１の構成を図１１に基づいて説明する。
　実施の形態３の電力変換装置２０１との構成の違いは、トランス１１２の一次側の構成である。
　第３の平滑回路３０５は第３の電気装置３０２に接続され、第３の平滑回路３０５に第３のハーフブリッジ回路３０６が接続されている。
　電力変換装置７０１には、第４の電気装置５０２が接続され、この第４の電気装置５０２には、第４の平滑回路が接続され、さらに第４のハーフブリッジ回路３０７が接続されている。
　トランス１１２の一次側は、第３のハーフブリッジ回路３０６と第４のハーフブリッジ回路３０７に接続されている。
　第３の平滑回路３０５は、第３のインダクタ３０３および第３のキャパシタ３０４で構成される。第３のハーフブリッジ回路３０６は、スイッチング素子Ｓ５とＳ６とから構成される。第４の平滑回路５０５は、第４のインダクタ５０３および第４のキャパシタ５０４で構成される。第４のハーフブリッジ回路３０７は、スイッチング素子Ｓ７とＳ８とから構成される。
　さらに、制御器７１３は第１のハーフブリッジ回路１１０、第２のハーフブリッジ回路２０２、第３のハーフブリッジ回路３０６、および第４のハーフブリッジ回路３０７に接続されている。そして制御器７１３は、第１のハーフブリッジ回路１１０から第４のハーフブリッジ回路３０７のそれぞれのスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２からスイッチング素子Ｓ７、Ｓ８を制御する。
　実施の形態８の電力変換装置７０１によれば、４つの直流動作する電気装置の間で、任意に電力をやり取りすることが可能である。さらに実施の形態８の電力変換装置７０１は、トランス１１２の動作周波数を任意に選択することが可能であり、これを高い周波数に設定することでトランス１１２を小型化することができる。
　実施の形態８の電力変換装置７０１は、第１の電気装置１０２の開回路電圧ｖｄ１が、第２の電気装置１０６の開回路電圧ｖｄ２よりも高いかどうかにかかわらず、第１の電気装置１０２から第２の電気装置１０６へと双方向に電力を伝達することができる。
　また、実施の形態８の電力変換装置７０１は、第３の電気装置３０２の開回路電圧ｖｄ３が、第４の電気装置５０２の開回路電圧ｖｄ４よりも高いかどうかにかかわらず、第３の電気装置３０２から第４の電気装置５０２へと双方向に電力を伝達することができる。
　実施の形態８の電力変換装置７０１は、第１の平滑回路１０５に含まれるキャパシタ１０４、または第２の平滑回路１０９に含まれるキャパシタ１０８の少なくともいずれか一方と、トランス１１２の二次側自己インダクタンスとの共振効果を利用する構成としてもよい。
　また、実施の形態８の電力変換装置７０１は、第３の平滑回路３０５に含まれるキャパシタ３０４、または第４の平滑回路５０５に含まれるキャパシタ５０４の少なくともいずれか一方と、トランス１１２の一次側自己インダクタンスとの共振効果を利用する構成としてもよい。
　このような構成にすることで、より大きな電力を第１の電気装置１０２、第２の電気装置１０６と第３の電気装置３０２、第４の電気装置５０２との間で伝達できる。
　以上説明したように、実施の形態７の電力変換装置は、実施の形態３の電力変換装置に対して、第３の電気装置を直流動作とすると共に、さらに第４の電気装置（直流動作）を接続し、第３の電気装置に接続した第３の平滑回路と第３のハーフブリッジ回路、および第４の電気装置に接続した第４の平滑回路と第４のハーフブリッジ回路とをトランスの一次側に接続する構成としたものである。したがって、実施の形態８の電力変換装置は、実施の形態１と同様に小型かつ軽量な構成において、３つ以上の電気装置間の電力伝達の制御を可能とし、効率の良い電力伝達を実現することができると共に、第１の電気装置の開回路電圧と第２の電気装置の開回路電圧の高低にかかわらず、第１の電気装置から第２の電気装置へと双方向に電力を伝達することができる。また、第３の電気装置の開回路電圧と第４の電気装置の開回路電圧の高低にかかわらず、第３の電気装置から第４の電気装置へと双方向に電力を伝達することができる。また、４つの直流動作する電気装置の間で、任意に電力をやり取りすることができる。さらに、トランスの動作周波数を任意に選択することができ、高い周波数に設定することでトランスを小型化できる。
　なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
　この発明は、小型かつ軽量な構成において、３つ以上の電気装置間の電力伝達の制御を可能とし、効率の良い電力伝達を実現することができるため、電力の伝達を制御する電力変換装置に広く適用できる。

Claims (13)

  1. 第１の電気装置に接続された第１の平滑回路と、第２の電気装置に接続された第２の平滑回路と、前記第１の平滑回路に接続された第１のブリッジ回路と、第３の電気装置が一次側に接続され、前記第１のブリッジ回路と前記第２の平滑回路が二次側に接続されたトランスと、前記第１のブリッジ回路をスイッチング制御する制御器とを備え、
    前記制御器は前記第１のブリッジ回路のデューティ比を前記第１の平滑回路の遮断周波数および前記第２の平滑回路の遮断周波数よりも高い周波数で変動させ、前記デューティ比の不変成分を制御し、前記第１の電気装置と前記第２の電気装置との間の電力授受を制御すると同時に、前記デューティ比の変動成分の位相を制御し、前記第３の電気装置との間の電力授受を制御する電力変換装置。
  2. 前記第１の平滑回路は、第１のインダクタと第１のキャパシタによって構成され、
    前記第１のキャパシタと前記トランスの二次側自己インダクタンスの共振効果により、前記トランスの二次側にかかる電圧の変動の振幅が前記第１の電気装置の電圧より大きくなるように、前記トランスの二次側自己インダクタンスおよび前記第１のキャパシタの容量を選択する請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 前記第２の平滑回路は、第２のインダクタと第２のキャパシタによって構成され、
    前記第２のキャパシタと前記トランスの二次側自己インダクタンスの共振効果により、前記トランスの二次側にかかる電圧の変動の振幅が前記第１の電気装置の電圧より大きくなるように、前記トランスの二次側自己インダクタンスおよび前記第２のキャパシタの容量を選択する請求項１に記載の電力変換装置。
  4. 前記第１の平滑回路は、第１のインダクタと第１のキャパシタによって構成され、かつ前記第２の平滑回路は、第２のインダクタと第２のキャパシタによって構成され、
    前記第１のキャパシタと前記第２のキャパシタおよび前記トランスの二次側自己インダクタンスの共振効果により、前記トランスの二次側にかかる電圧の変動の振幅が前記第１の電気装置の電圧より大きくなるように、前記トランスの二次側自己インダクタンスと前記第１および第２のキャパシタの容量を選択する請求項１に記載の電力変換装置。
  5. 前記第２の平滑回路は、第２のブリッジ回路を介して前記トランスの二次側に接続され、前記制御器は、前記第１のブリッジ回路の前記デューティ比と前記第２のブリッジ回路のデューティ比を相補的に変動させる請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  6. 前記第３の電気装置に接続される第３の平滑回路と、前記第３の平滑回路に接続された第３のブリッジ回路と、同じく前記第３の平滑回路に接続された第４のブリッジ回路とを備え、
    前記トランスの一次側が前記第３のブリッジ回路および第４のブリッジ回路に接続され、
    前記制御器は、前記第１のブリッジ回路、前記第３のブリッジ回路および前記第４のブリッジ回路を制御する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  7. 前記第３の電気装置に接続される第３の平滑回路と、前記第３の平滑回路に接続された第３のブリッジ回路と、同じく前記第３の平滑回路に接続された第４のブリッジ回路とを備え、
    前記トランスの一次側が前記第３のブリッジ回路および第４のブリッジ回路に接続され、
    前記制御器は、前記第１のブリッジ回路から前記第４のブリッジ回路を制御する請求項５に記載の電力変換装置。
  8. 前記第３の電気装置に接続される第３の平滑回路と、第４の電気装置に接続される第４の平滑回路と、前記第３の平滑回路に接続された第３のブリッジ回路とを備え、
    前記トランスの一次側が前記第３のブリッジ回路と前記第４の平滑回路に接続され、
    前記制御器は前記第１のブリッジ回路および前記第３のブリッジ回路を制御する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  9. 前記第３の電気装置に接続される第３の平滑回路と、第４の電気装置に接続される第４の平滑回路と、前記第３の平滑回路に接続された第３のブリッジ回路とを備え、
    前記トランスの一次側が前記第３のブリッジ回路と前記第４の平滑回路に接続され、
    前記制御器は前記第１のブリッジ回路、前記第２のブリッジ回路および前記第３のブリッジ回路を制御する請求項５に記載の電力変換装置。
  10. 前記第４の平滑回路に接続された第４のブリッジ回路を備え、
    前記トランスの一次側が前記第３のブリッジ回路と前記第４のブリッジ回路に接続され、
    前記制御器は前記第１のブリッジ回路から前記第４のブリッジ回路を制御する請求項９に記載の電力変換装置。
  11. 前記第１の電気装置または第２の電気装置のうち少なくとも１つが蓄電装置であり、前記蓄電装置が前記第１の平滑回路または第２の平滑回路を兼ねる請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  12. 前記デューティ比の変動成分の周波数は、前記蓄電装置である蓄電池の蓄電池電極界面の電気二重層容量が支配的になる値に設定されている請求項１１に記載の電力変換装置。
  13. 前記制御器は、前記各ブリッジ回路のスイッチング周波数で振動する三角波を生成する三角波生成部と、前記デューティ比に比例する信号を比較する比較器とを備え、前記比較器の出力によって前記ブリッジ回路のスイッチング素子を制御する請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
PCT/JP2017/018870 2017-05-19 2017-05-19 電力変換装置 WO2018211694A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201780090174.3A CN110622405B (zh) 2017-05-19 2017-05-19 电力变换装置
US16/494,615 US10673354B2 (en) 2017-05-19 2017-05-19 Power conversion device
PCT/JP2017/018870 WO2018211694A1 (ja) 2017-05-19 2017-05-19 電力変換装置
JP2019518717A JP6693679B2 (ja) 2017-05-19 2017-05-19 電力変換装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2017/018870 WO2018211694A1 (ja) 2017-05-19 2017-05-19 電力変換装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018211694A1 true WO2018211694A1 (ja) 2018-11-22

Family

ID=64274251

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/018870 WO2018211694A1 (ja) 2017-05-19 2017-05-19 電力変換装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10673354B2 (ja)
JP (1) JP6693679B2 (ja)
CN (1) CN110622405B (ja)
WO (1) WO2018211694A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11791739B2 (en) * 2018-01-25 2023-10-17 Auckland Uniservices Limited AC-AC converter
US20240055996A1 (en) * 2022-08-12 2024-02-15 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Electronic transformer for current sharing and load-independent voltage gain

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009225647A (ja) * 2008-03-19 2009-10-01 Honda Motor Co Ltd 電力変換装置
JP2015122903A (ja) * 2013-12-24 2015-07-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 スイッチング電源装置、電力変換装置
JP2016119776A (ja) * 2014-12-22 2016-06-30 コーセル株式会社 スイッチング電源装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4497757B2 (ja) 2001-03-16 2010-07-07 株式会社リコー 安定化電源回路
JP2005033867A (ja) 2003-07-08 2005-02-03 Honda Motor Co Ltd 電力制御装置及び電力制御方法
US7193396B2 (en) * 2003-12-24 2007-03-20 Potentia Semiconductor Corporation DC converters having buck or boost configurations
JP2008312394A (ja) 2007-06-15 2008-12-25 Toyota Industries Corp 電圧変換装置
JP5099344B2 (ja) 2008-01-18 2012-12-19 本田技研工業株式会社 電力変換装置
JP5071519B2 (ja) 2010-05-14 2012-11-14 トヨタ自動車株式会社 電力変換装置およびそれを搭載する車両
ITTO20100464A1 (it) * 2010-06-03 2011-12-04 Alenia Aeronautica Spa Convertitore dc-dc e relativo metodo di pilotaggio
EP2869449A1 (en) * 2011-03-04 2015-05-06 Mitsubishi Electric Corporation Power conversion device and refrigeration/air-conditioning system
CN102882417A (zh) * 2012-10-12 2013-01-16 广东易事特电源股份有限公司 Ups隔离型双向直流变换器
JP6076466B2 (ja) * 2013-04-02 2017-02-08 三菱電機株式会社 電力変換装置及び冷凍空気調和装置
JP2015159711A (ja) * 2014-01-23 2015-09-03 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 スイッチング電源装置、電力変換装置
JPWO2016093269A1 (ja) * 2014-12-12 2017-04-27 株式会社ダイヘン 高周波電源
CN204465377U (zh) * 2015-04-14 2015-07-08 国家电网公司 一种并串联交错式三端口变换器
JP2018153016A (ja) * 2017-03-14 2018-09-27 ブラザー工業株式会社 スイッチング電源及び画像形成装置
JP2019187004A (ja) * 2018-04-04 2019-10-24 矢崎総業株式会社 スイッチング電源装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009225647A (ja) * 2008-03-19 2009-10-01 Honda Motor Co Ltd 電力変換装置
JP2015122903A (ja) * 2013-12-24 2015-07-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 スイッチング電源装置、電力変換装置
JP2016119776A (ja) * 2014-12-22 2016-06-30 コーセル株式会社 スイッチング電源装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10673354B2 (en) 2020-06-02
CN110622405B (zh) 2021-07-06
US20200091838A1 (en) 2020-03-19
JPWO2018211694A1 (ja) 2019-11-07
CN110622405A (zh) 2019-12-27
JP6693679B2 (ja) 2020-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sun et al. Review of active power decoupling topologies in single-phase systems
US10286786B2 (en) Charging circuit for an electrical energy accumulator, electrical drive system and method for operating a charging circuit
US11011936B2 (en) Single-stage transmitter for wireless power transfer
US10116221B2 (en) Series compensating electric power transmission system
ES2798770T3 (es) Inversor fotovoltaico con convertidores de retroceso conectados con entradas en paralelo y salidas en serie que alimentan un convertidor de red de puente completo
US10148128B2 (en) Power-supplying device, and wireless power-supplying system
US9399401B2 (en) Battery charging apparatus for electric vehicle
JP5790708B2 (ja) 電力変換装置及び電力変換方法
US20150295504A1 (en) Electric power conversion apparatus and method of controlling the same
JP2014230370A (ja) 電力変換装置
US9124176B2 (en) Voltage converter comprising a storage inductor with one winding and a storage inductor with two windings
JP2017147824A (ja) 電力変換装置
US20130249472A1 (en) Ac-dc converter and charge and discharge system thereof
Ge et al. A single-source switched-capacitor multilevel inverter for magnetic coupling wireless power transfer systems
WO2018211694A1 (ja) 電力変換装置
US20200127576A1 (en) Power conversion equipment
JP2013038876A (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ及びバッテリ充電器
CN106464147A (zh) 频率转换器
JP2014236620A (ja) 電力変換装置
TW202123592A (zh) 升壓轉換器
WO2015178106A1 (ja) 電源装置
Won et al. Auxiliary power supply for medium-voltage power electronics systems
TWI699080B (zh) 具雙向功率轉換之三相電源裝置
JP2014230373A (ja) 電力変換装置及び電圧変換方法
JP5765075B2 (ja) 電力変換装置及び充電装置

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: 17910137

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019518717

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17910137

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1