JP2011516016A - 非絶縁dc−dc分割を伴う電源 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図4
Description
−スイッチSが閉じているとき:インダクタLは入力電圧源に対して並列であり、電流はインダクタ内で増加する。これはエネルギー貯蔵段階である。ダイオードDは次にブロックされる。等価な回路図は図1bに例示されている。
−スイッチSが開いているとき:インダクタLは入力電圧源Ueと直列である。電流はインダクタLを通り、ダイオードD及び出力コンデンサCsは充電される。これはエネルギー移動段階である。等価な回路図は図1cに例示されている。
−スイッチSとノードAとの間に直列に接続されているインダクタL2と、ノードB3に接続されているその陽極及びスイッチSとインダクタL2との間の接続点11につながれているその陰極を有し、スイッチに並列に接続されているダイオードDpと、
−ノードAとB3との間に直列に接続されているダイオードD2及び共振コンデンサCresと、
−共振コンデンサCresと第2のダイオードとの間の接続点12につながれているインダクタLres及び、共振コンデンサCresに対して並列の補助スイッチSauxと、
−補助スイッチSauxとインダクタLresとの間の接続点13につながれているその陰極を有し、補助スイッチSauxに対して並列の第2ダイオードDauxとを備える。
−エネルギー貯蔵段階ST(図5〜7):スイッチSは閉じた(オン)状態に制御される。ダイオードDは遮断される。セルのインダクタLは、電磁的形態で電気エネルギーを蓄える。
−共振段階R(図5〜7):スイッチSauxは閉じた(オン)状態へ切り替えられる。ダイオードDは遮断される。スイッチSは常に閉じられている。
−エネルギー移動段階T(図5〜7):
ダイオードDは導通しており、スイッチSは開き、そしてスイッチSauxは開いている。エネルギーはインダクタLから出力コンデンサCsへ移される。コンデンサCresは出力電圧Usにおいて充電される。
−各セルのスイッチSauxは、固定された持続時間tauxの間、そのスイッチSauxが導通する(閉じられる)ように、制御信号により制御される。
−スイッチSは期間αt+tauxの間、導通するように制御される。
−2つのスイッチS及びSauxは、同期したやり方で開放状態もしくはオフ状態に切り替える。
図3は貯蔵ST、共振R、及びエネルギー移動Tの3つの動作段階を明確に示す。図5〜7に示される瞬間t1は、エネルギー移動段階(T)への移行及び共振段階(R)の終わりを表示する、スイッチS及びSauxの開放又は閉じた状態への同期した移行に対応する。
−各セルにおける分割トランジスタS及び補助Sauxのスイッチング損失の最小化と、
−各セルの向上した変換効率と、
−遮断の速度における小さな制約による、ダイオードDの低減された損失と、
−伝導及び放射された電磁妨害の最小化。
Claims (10)
- 非絶縁DC‐DC分割を伴う電源であって、
nが少なくとも2つに等しいn個の並列に交互配置された変換セル(BCi)を備え、各セルが、セルの第1節点(A)と第2節点(B3)との間の導電路をそれぞれ閉じるか又は開くために、閉じた状態及び開放状態へ切り替えるための指令を受けるメインスイッチ(S)を備え、それぞれ貯蔵素子(L)内にエネルギーを蓄えるための段階と、セルの出力端子(B2)と共通端子(B3)との間に接続された出力コンデンサ(Cs)にエネルギーを移す段階とを可能にし、メインスイッチ(S)が、共振回路の共振段階を始動させることを可能にする補助スイッチ(Saux)を備えた、共振回路の部分を形成し、
対象のセルのメインスイッチ(S)が閉じた状態にある間に、セルの前記メインスイッチ(S)における電流の打ち消しを可能にする共振段階を始動させる手段と、この電流の打ち消しの間にメインスイッチを開放する手段とを備えることを特徴とする、入力に加えられる直流電圧(Ve)に基づく直流電圧(Vs)を供給するための、非絶縁DC‐DC分割を伴う電源。 - 前記共振段階が前記補助スイッチ(Saux)における電流の打ち消しを可能にし、前記補助スイッチの開放状態への切り替えを可能にすることを特徴とする、請求項1に記載の非絶縁DC−DC分割を伴う電源。
- セルの前記メインスイッチ(S)の開放状態への切り替えが、対象のセルの共振回路の補助スイッチ(Saux)の開放状態への切り替えと同期する、請求項2に記載の非絶縁DC−DC分割を伴う電源。
- 前記共振回路(10)が:
−前記メインスイッチと前記第1節点との間に直列に接続された第1のインダクタ(L2)と、前記第2節点に接続されたその陽極及び、スイッチと前記第1のインダクタとの間の接続点につながれたその陰極を有し、前記スイッチに並列に接続された第1のダイオード(Dp)と、
−前記第1と第2の節点間に直列に接続された、第2のダイオード(D2)及び共振コンデンサ(Cres)と、
−前記共振コンデンサ(Cres)に対して並列の、前記共振コンデンサと前記第2のダイオードとの間の接続点につながれている第2のインダクタ(Lres)、及び前記補助スイッチ(Saux)と、
−前記補助スイッチ(Saux)と前記第2のインダクタ(Lres)との間の接続点につながれたその陰極を有し、前記補助スイッチに対して並列の第2のダイオード(Daux)と
を備える、請求項1〜3のいずれか一項に記載の非絶縁DC−DC分割を伴う電源。 - 全てのセル(BCi)に共通の、単一の出力コンデンサ(Cs)を備えることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の非絶縁DC−DC分割を伴う電源。
- セル(BCi)当たり1つの出力コンデンサ(Csi)を備えることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の非絶縁DC−DC分割を伴う電源。
- 昇圧タイプの、請求項1〜6のいずれか一項に記載の非絶縁DC−DC分割を伴う電源。
- 降圧タイプの、請求項1〜6のいずれか一項に記載の非絶縁DC‐DC分割を伴う電源。
- 電圧インバータ及び/又は降圧/昇圧タイプの、請求項1〜6のいずれか一項に記載の非絶縁DC−DC分割を伴う電源。
- 負荷(Z)に給電するシステムであって、調整されたレベルの直流電圧を前記負荷に供給するため、請求項1〜9のいずれか一項に記載の、非絶縁DC−DC分割を伴う少なくとも1つの電源が後に続く燃料電池(PC)を備えた、システム。
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